将实验腔室加压至 1.5 bar 氩气的主要目的是创建一个保护性环境，从而在极端加热过程中稳定钨样品。这种特定的气氛可以防止金属接近熔点时发生剧烈蒸发，保持样品的物理尺寸，并消除残留氧气的化学污染。此外，受控压力有助于准确建模和最小化对流热损失。
在接近熔点的温度下，数据准确性最大的威胁是样品本身的物理退化。1.5 bar 氩气气氛作为关键的稳定剂，在允许精确校正热损失的同时，保持了样品的质量和几何形状。
抑制物理退化
如果在实验过程中测试对象发生物理变化，高温测量将毫无意义。
抵消剧烈蒸发
随着钨接近其熔点，它容易发生剧烈蒸发。如果没有足够的环境压力，材料会迅速汽化，导致显著的质量损失。
保持几何完整性
热导率计算在很大程度上依赖于样品的精确尺寸。通过将腔室加压至 1.5 bar，可以抑制蒸发，确保样品在整个加热循环中保持其原始形状和尺寸。
确保化学纯度
除了物理变化之外，样品的化学成分必须保持恒定才能确保数据的有效性。
防止氧化
即使在密封的腔室中，也可能存在痕量的残留氧气。氩气是一种惰性气体，它会在钨周围形成一个非反应性保护层，防止其与这些杂质发生反应。
隔离材料特性
如果钨被氧化，您将测量氧化层的热特性，而不是纯金属的热特性。氩气气氛保证了数据反映了钨的真实固有特性。
改进热模型
准确的测量需要精确了解所有热量的去向，而不仅仅是穿过样品的热量。
量化对流损失
热量不仅仅通过钨传递；它还会散失到周围的气体中。在 1.5 bar 固定压力下氩气的已知特性允许研究人员明确地量化对流热损失。
最小化模型不确定性
通过建立受控的对流环境，研究人员可以改进热传导模型。这使他们能够从数学上将散失到气体的热量与通过金属传导的热量分离开来，从而提高数据精度。
理解权衡
虽然 1.5 bar 是选定的参数，但它代表了相互竞争的物理因素之间的计算平衡。
压力与对流
增加压力可以有效阻止蒸发，但同时会增加对流传热。如果压力过高，散失到气体的热量将变得太大而无法准确建模，从而掩盖了测量结果。
真空与稳定性
相反，真空将完全消除对流热损失，但会促进样品快速蒸发。1.5 bar 的设置是最佳折衷，提供了足够的压力来保护样品，同时保持可控的对流。
确保高温数据的有效性
为了获得可靠的热导率结果，您必须将样品的稳定性放在首位。
- 如果您的主要关注点是样品寿命：优先保持 1.5 bar 的压力，以防止在极端温度下发生质量损失和几何变形。
- 如果您的主要关注点是数据精度：确保从氩气气氛计算出的对流热损失从您的总热流测量值中减去。
最终，您的热导率数据的准确性完全取决于测试过程中钨样品的物理不变性。
总结表：
| 功能 | 对实验的好处 | 为什么重要 |
|---|---|---|
| 蒸发控制 | 保持样品质量/几何形状 | 保持计算的精确尺寸 |
| 惰性气氛 | 防止氧化 | 确保数据反映纯钨，而不是氧化物 |
| 对流建模 | 量化散失到气体的热量 | 允许精确地从数学上分离热流 |
| 优化压力 | 平衡稳定与损失 | 防止样品退化，同时避免过度对流 |
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参考文献
- Milena Milich, Patrick E. Hopkins. Validation of the Wiedemann-Franz Law in Solid and Molten Tungsten above 2000 K through Thermal Conductivity Measurements via Steady-State Temperature Differential Radiometry. DOI: 10.1103/physrevlett.132.146303
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
