液体-気体超臨界領域におけるセレンの光学的性質

液-气超临界区硒的光学性质

基本信息

批准号：
61540238
负责人：
田村剛三郎
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1986
资助国家：
日本
起止时间：
1986 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-61540238/
关键词：
流体セレン超臨界領域臨界点半導体-金属転移

项目摘要

セレンは、液体から気体へと臨界点(1580℃,380bar)を超えて膨張するとき、鎖状構造をもつ液体半導体から金属的性質をもつ流体へ、さらには気体へと多様な変化を示す。本研究では、この超臨界領域で出現する金属流体の成因を明らかにする目的で、気体側から流体への凝集過程を光吸収スペクトルの測定を通して追跡した。(1)高圧容器の製作;1700℃,1000barまでの温度圧力領域で光吸収係数の測定が可能な高張力鋼製の内熱型高圧容器を設計、製作した。ヒーター、断熱管等の内蔵物を自作し、耐圧光学窓としてサファイアを使用することにより所定の温度圧力下で、光を容器内に導入透過させることができた。(2)光吸収係数測定用セルの製作;種々の試みの末、サファイア管に、両端を光学研磨した二本の透明サファイア棒を挿入し、それらを互にグラスフリットで接合したものを製作した。二本のサファイア棒の間にできる空隙を試料空間とし、その厚みを10ミクロンまで薄くすることが可能となった。(3)超臨界領域での光吸収係数の測定;1700℃もの高温試料から出る強い輻射光は測定の障害となる。透過光と輻射光を区別して取出すため、光源と試料間にチョッパーを設置しかつロックイン検出法を採用した分光光度計を用いることによりこれを克服した。試料空間の厚みが、1,0.1,0.01mmのサファイア光学セルを用いて、1700℃,400barまでの高温高圧下で光吸収係数の測定に成功した。臨界点近傍の高密度セレン気体の吸収スペクトルには、【Se_2】分子に起因すると考えられる吸収バンドの他に、低エネルギー側にエネルギー依存性の少ない平担な吸収が現われる。このことは気体が金属流体へ凝集する途中において金属的性質を示すクラスターの存在を示唆するもので、興味深い。

当硒从临界点（1580°C，380 bar）从液体扩展到气体时，它表现出从带有链条结构的液体半导体到具有金属特性甚至气体的流体的各种变化。在这项研究中，为了阐明在这个超临界区域中出现的金属流体的起源，通过测量光吸收光谱跟踪了从气体到流体的聚集过程。（1）制造高压容器；我们设计并制造了由高应答钢制成的内部热型高压容器，该容器可以在高达1700°C和1000 bar的温度和压力范围内测量光吸收系数。通过制作内置加热器，热隔热管等，并使用蓝宝石作为耐压光窗，可以将光线引入容器中，并在指定的温度和压力下通过容器传输。（2）制造用于测量光吸收系数的细胞；经过各种尝试，将两个带有光学抛光末端的透明蓝宝石插入蓝宝石管中，并将它们与玻璃架一起连接在一起。两个蓝宝石杆之间形成的间隙用作样品空间，从而可以将厚度降低至10微米。（3）测量超临界区域的光吸收系数；从高达1700°C的样品中发出的强辐射光是测量的障碍。通过使用采用锁定检测方法的分光光度计来克服这一点，以将光线从辐射光中分离和提取传输光。使用厚度为1,0.1,0.01毫米的蓝宝石光学电池，在高温和高压高达1700°C和400 bar的高压下成功测量了光吸收系数。除了被认为归因于分子的吸收带[SE_2]之外，临界点附近的高密度硒气体的吸收光谱还显示出平坦的吸收，而能量依赖性很小。有趣的是，当气体团聚成金属流体时，存在表现出金属特性的簇的存在。