高纯金是这些实验的标准选择，因为它具有极高的延展性和化学惰性。它充当一个柔性膜，能够变形以将外部压力直接传递到样品，同时保持密封，防止挥发性重水（D2O）的损失。
氢扩散实验的成功依赖于在巨大应力下维持严格的封闭系统。金胶囊充当一种非反应性、可变形的屏障，在防止同位素示踪剂泄漏的同时均衡压力，确保扩散数据的准确性。
压力传递的力学原理
塑性变形
在高压环境下，胶囊不能起到刚性屏蔽的作用。金具有出色的延展性，能够发生塑性变形而不破裂。
传递力
随着金胶囊的变形，它会向内塌陷。这个动作将容器施加的压力直接传递到内部的碱性长石和D2O混合物。
确保压力均匀
这种传递机制确保样品承受的压力与外部容器内的压力相同。这有效地模拟了实验所需的高压地质条件。
保持化学和同位素完整性
卓越的密封能力
对于涉及氢和水分配的实验，防止流体损失至关重要。与其它材料相比，金提供了卓越的密封性，确保D2O流体在实验期间保持在胶囊内。
阻止交叉污染
金的化学惰性在样品和外部环境之间形成了一个可靠的边界。这可以防止外部污染物进入胶囊并影响长石的同位素组成。
维持水分平衡
通过有效防止水分流失，金胶囊确保了矿物相之间准确的水分配平衡。这种稳定性对于计算精确的扩散速率至关重要。
了解材料的局限性
温度限制
虽然金非常适合氢分配实验，但其熔点低于铂等替代材料。金通常用于在1000°C至1200°C之间进行的实验。
何时更换材料
对于接近1900°C的高温合成环境，金因有熔化的风险而不适用。在这些温度范围内，尽管金在较低温度下具有优越的保水密封性能，但仍需要使用铂（Pt）胶囊。
为您的实验做出正确选择
为确保实验数据的有效性，请根据您研究的具体温度范围和挥发物保留要求来选择胶囊材料。
- 如果您的主要重点是氢/水分配（1000–1200°C）：使用金（Au）胶囊以最大化密封完整性并防止同位素流体损失。
- 如果您的主要重点是高温合成（>1200°C）：使用铂（Pt）胶囊以承受极端高温并保持化学惰性。
可靠的扩散系数最终取决于封装材料的机械和化学稳定性。
总结表：
| 特性 | 金（Au）胶囊 | 铂（Pt）胶囊 |
|---|---|---|
| 主要用途 | 氢/D2O扩散 | 高温合成 |
| 最高温度 | ~1064°C - 1200°C | 高达1900°C |
| 延展性 | 极佳（高变形量） | 中等 |
| 密封能力 | 对挥发物极佳 | 良好 |
| 主要优点 | 防止D2O同位素损失 | 耐极端高温 |
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参考文献
- Harald Behrens. Hydrogen defects in feldspars: kinetics of D/H isotope exchange and diffusion of hydrogen species in alkali feldspars. DOI: 10.1007/s00269-021-01150-w
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
