超高压物理实验技术(1)
高压环境制造金刚石实验报告
高压科学实验目的1.了解高压环境的特性2.了解金刚石的制作过程3.了解金刚石的特性实验器材六面顶压机，大液压机，控制台，小液压机，水罐，激光切割机，烘干机，电热恒温鼓风干燥箱，金刚石磨盘，蒸煮箱，真空行星式球磨机实验原理金刚石的特性：硬度极大，化学性质稳定，高导热率，高传热速度，介电常数小，载流子迁移率大，抗强酸强碱腐蚀等等运用大质量支撑原理，对顶砧的大面积端施加压力，由于，S远小于，因此施加压强可以获得远大于他的压强P。
使用六面顶压机，通过调整液压油的压力来对高压腔体施加压力。
将石墨与金属触媒混合，放在5.4GPa，和温度1400C的环境中即可开始转化为金刚石。
具体分为膜生长法和温度梯度法。
前者用于生成生长磨料级金刚石，而后者用于生成宝石级金刚石。
此为静态高温高压法。
此外还有动态超高压高温合成法，低压气相沉淀法。
膜生长法：使石墨饱和溶解于触媒溶液，施加高温高压环境。
借由同一环境下石墨和金刚石的溶解度不同，使溶液过饱和以膜的形式析出在金刚石核上，使之长大。
温度梯度法：在高温高压条件下，高温处碳源石墨转化为金刚石并溶于触媒中，在一定温度梯度驱动下扩散至低温处的晶体中开始生长。
在动态超高温高压合成金刚石的技术中，根据合成金刚石原料的不同可分为三种：1.冲击波法利用高速飞片撞击石墨靶板，使石墨在撞击过程中生成微米级的金刚石颗粒2.爆炸法将石墨与高能炸药混合，在炸药在爆轰的过程中压缩石墨使其变为金刚石3.爆轰产物法利用富养平衡炸药在爆轰时，没有被氧化的碳原子在爆轰瞬间的高温高压条件下经过狙击、晶化等一系列物理化学过程，形成纳米尺度的碳颗粒集团，用氧化剂除去非金刚石相，得到纳米金刚石。
化学气相沉淀法：用微波加热、放点等方法激活碳基气体（如甲烷），使之离解出碳原子和氢原子，碳原子在甲基和氢原子的作用下在固相基片如籽晶上沉积形成金刚石薄膜。
钻石的成核与生长原料研磨将原料放置进玛瑙研磨罐内研磨，石墨通过Fe-Ni合金触媒的混合可生成黄色金刚石，在此基础上加入铝元素或者钛元素可生成白色，加入N元素生成绿色，加入铝或钛的基础上再加入硼将生成蓝色的金刚石。
2024-2025学年高二物理选择性必修第二册(配人教版)第一章测评
第一章测评(满分:100分)一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。
在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.(2024陕西咸阳高二期末)下列有关安培力和洛伦兹力的说法正确的是()A.判断安培力和洛伦兹力的方向都用右手定则B.运动的电荷在磁场中一定受到洛伦兹力的作用C.安培力与洛伦兹力的本质相同,所以安培力和洛伦兹力都不做功D.一小段通电导体在磁场中某位置受到的安培力为零,但该位置的磁感应强度不一定为零2.(2024陕西渭南高二期末)我国西电东送工程中,采用了1 100 kV超高压直流输电技术。
其中有两个输电塔之间的输电线为水平直导线且沿东西方向,长500 m,某时刻输电电流为100 A,已知该地磁场方向与水平地面的夹角为30°,磁感应强度大小为5×10-5 T,则该时刻,其中一根导线所受到地磁场的安培力大小为()A.0B.1.25 NC.1.25√3 ND.2.5 N3.(2024山东济南高二期中)在电视机的显像管中,电子束的扫描是用磁偏转技术实现的,其扫描原理如图所示。
圆形区域内的偏转磁场的方向垂直于圆面,而不加磁场时,电子束将通过O点而打在屏幕的中心M点。
为了使屏幕上出现一条以M为中心的亮线PQ,偏转磁场的磁感应强度B随时间变化的规律应是()4.(2024福建三明高二期末)回旋加速器的原理如图所示,D1和D2是两个半径为R的半圆形金属盒,置于与盒面垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中,电压为U、周期为T的交变电压加在狭缝处。
位于D1圆心处的质子源能不断产生质子(初速度可以忽略),质子在两盒之间被电场加速,忽略质子在电场中运动的时间,不计质子的重力,不考虑加速过程中的相对论效应。
则()A.交变电压的周期是质子做圆周运动周期的2倍B.质子离开回旋加速器的最大动能随电压U增大而增大C.质子在回旋加速器中加速的次数随电压U增大而减少D.质子在回旋加速器中运动的时间随电压U增大而增大5.如图所示,用绝缘细线悬挂一个导线框,导线框是由两同心半圆弧导线和直导线ab、cd(ab、cd在同一条水平直线上)连接而成的闭合回路,导线框中通有图示方向的电流,处于静止状态。
超高压弹性压榨机——最终版2014-03-14
上海同臣环保股份有限公司
Shanghai Techase Environment Protection Co.,LTD
压滤机的定义、分类、起源与发展 1
超高压弹性压榨机的构造原理和脱水原理 2
设备核心零部件的加工工艺
3
设备的技术优势和特色
4
目
应用领域与设备选型
5
污泥处理成本分析
6
录
1. 作为关键环保设备之一，主要用于市政污泥、工业污泥脱水，使城市污泥、工业污泥 排放减量化、节能化的环保要求；
2. 作为工艺过程装备，以固液分离的方式实现工业产品（半成品）的固液分离，或者以 提高产出率为目的的过滤。
1.2、压滤机的分类
1.固液分离机械的国标分类（利用压差或物理作用力）及处理粒径范围 （1）.固液分离机械的国标分类
1.4、压滤机的发展
归纳： 第一代压滤机仅靠泵压压滤,第二 代压滤机添加了外增压过程,第三 代压滤机又将二次增压的方式改 为动力由设备的液压系统提供。
1.4、压滤机的发展
压滤机的发展趋向
设想,今后压滤机将沿着以下4点继续完善。
(1)将多种固液分离及脱水的方法集于一身,在可能的条件下增加过滤、 挤压、吹气的压力,用简单可行的调节产品水分的办法来满足用户的要求。
板框压滤机和厢式压滤机的挤压力其实主要依靠进料泵的泵压进行压滤脱水，属于 第一代压滤机；隔膜压滤机除进料泵压外，添加了薄膜挤压过程,二次增压的动力源为 外辅的高压水泵或压缩空气，属于第二代压滤机。
超高压弹性压榨机在前两代的基础上又有较大的技术革新。革新的重点在于滤板的 结构形式。它的滤板“板”与“框”之间由弹性介质连接，既不同于板框压滤机的 “框”、“板”分离，也不同于厢式压滤机及隔膜压滤机的“框”、“板”一体的厢 式结构。这种结构使得压滤机的二次增压可以直接依靠设备本身的液压系统完成而不 需要借助高压水泵或压缩空气等外辅动力，同时这一结构克服了隔膜压滤机的膜片压 缩空间有限（压缩量仅10%-15%），承压能力弱（压力需控制在2Mpa以内，否则容易破 损）的特点。因此这一结构的变革对压滤机的发展是有里程碑意义的，属于第三代压 滤机。
中考物理阅读与理解何新宇素养专题复习《国之重器——综合极端条件实验装置》
（3）强磁场的产生需要大电流，但电流越大，导线的温度就会越高，通常会导致铝导线等熔化，给强磁场的产生带来限制。依据文中信息，请写出应选择哪种极端条件，能减少电流通过导线所产生的热量，从而突破限制，创造强磁场极端条件，并写出选择依据。（）
【答案】（1）极低温（2）C（3）见详解
中考物理阅读与理解何新宇素养专题复习《国之重器——综合极端条件实验装置》
（2022北京）请阅读《国之重器—综合极端条件实验装置》并回答题。
国之重器——综合极端条件实验装置
从人类第一次仰望星空，到试图用“中国天限”译日月星辰等天文现象的奥秘，从探究万物组成到利用扫描隧道显微镜透视物质的微观结构，都得益于实验条件的拓展和技术手段的进步。
请根据上述材料，回答下列问题
（1）请写出我国综合极端条件实验装置中的一个极端条件：___________。
（2）我国自主研制的载人潜水器“奋斗者”号成功完成了10000m的深潜试验，创造了中国载人深潜的新纪录。超高压极端条件的压强约为“奋斗者”号在10000m深海中（海水密度取 ）承受压强的___________倍。（填写正确选项前的字母）
肩负原始创新重任的国之重器——国际首个综合极端条件实验装置布局在北京怀柔科学城，并已投入使用。该项目拥有极低温（可达1mK）、强磁场（可达32.35T）、超高压（可达 ）和超快光场（时间分辨率可达 s）极端条件实验装置。
科学家们将极端条件进行综合运用，大大拓展了物质科学的研究空间，为发现新物态、探索新现象、开辟新领域，创造了前所未有的机遇。
【解析】（1）由题可知，该项目拥有极低温（可达1mK）、强磁场（可达32.35T）、超高压（可达 ）和超快光场（时间分辨率可达 s）极端条件实验装置。
基于LabVIEW的超高压自增强测试系统设计
Ｋｅ ｏ ｄ ： ａｅ ｊｔａ ｔ ｒｔ ｇ ； ａ Ｖ Ｅ ；ｕｖ ｔｎ ｙ ｗ ｒ ｓ ｗ ｔ ；ｕｏ ｅ ａ ｅ Ｌ ｂ Ｉ Ｗ Ｃ ｌｅｆ ｔ ｇ ｒｅ ｆ ｔ ｉｉ
１ 系统 总体 设 计
系统采用直接静液压 法 ， 利用液 压机对试 验材料 进行 自增 强加压 ， 施加 于试 验材料的压力值最 高可达 １ ＭＰ ． ０ ａ 自增 强是
软件设计 的工作可 分为数据采集和数据处理 ２个部分 。
３ １ 数 据 采 集 ．
Ｙ ｉ相乘 ， （） 然后相加 、 平均 ， 到 Ｒ １ ， 依 次取 ｒ ， ：３ 得 （ ） 再 ＝２ ｒ ，
… …
按 以上 步骤重复计算后得 到相 关函数的各个值。
在 （） Ｙ ｉ这两个序 列的长度 相等时 ， （ ） ｉ和 （） Ｒ ０ 可以用全
关键词 ： 水射 流 ； 自增 强 ；ａＶ Ｅ ； Ｌ ｂ ＩＷ 曲线 拟 合
高压均质机
C．Y形交互型——根本的区别在于其应用了对射流的原理。利用特有的Y形结构，使高压溶液中高速运动的 物料自相碰撞，大大提高了腔体的使用寿命，并解决了金属微粒残落的问题。
第一代碰撞型均质腔在生产医用注射液时，残落的惰性金属颗粒有可能发生聚集或形成更大颗粒。从病理学 角度看，将导致毛细血管血流减少，进而引发人体内组织的机械性损伤，以及引起急性或慢性炎症反应。对射型 均质腔的诞生从原理上解决了惰性金属残落的问题。但是由于内部结构原因，当物料的浓度和粘度较大时，第二 代对射型较第一代更易发生阻塞。
简介
手动高压均质机高压匀质机主要用于生物、医药、食品、化工等行业，进行细胞破碎、饮品均质、精细化工， 制备脂质体、脂肪乳、纳米混悬剂、微乳、脂微球、乳剂、乳品、大输液、染料、太阳能板涂层以及导电涂层等 产品，该领域国际市场规模超过100亿元。其中，医药乳剂的生产必须采用超高压均质机（压力至少在psi以上）， 国内医药行业使用的高压均质机几乎完全依赖于进口。
原理
高压均质机主要由高压均质腔和增压机构构成。高压均质腔的内部具有特别设计的几何形状，在增压机构的 作用下，高压溶液快速地通过均质腔，物料会同时受到高速剪切、高频震荡、空穴现象和对流撞击等机械力作用 和相应的热效应，由此引发的机械力及化学效应可诱导物料大分子的物理、化学及结构性质发生变化，最终达到 均质的效果。
●制药行业中制备脂肪粒、微乳、脂质体、混悬剂和微胶囊等； ●生物工程产品的细胞破碎、胞内外物质的提取和均质； ●食品和饮料工业产品的均质和乳化，提高产品稳定性； ●化妆品、精细化工等行业产品的均质分散； ●导电浆料、电阻浆料的生产和制备。
分类
从增压动力来 源上：
从均质腔结构 原理上：
电动型
电动型以电机作为动力，向下又细分为机械型和液压型。
第一性原理
第一章引言在21世纪的今天，全球都面对着资源的短缺和环境的污染这两大问题。
氢能源的出现，不仅仅解决了能源短缺的问题（氢能源是二次能源），同时氢能源的使用对环境几乎是没有任何的污染（氢气和氧气的反应产物只有水）。
因此，从上个世纪70年代就开始关注氢能源的研发。
到21世纪的今天氢能源也逐渐开始走上舞台，但是对于氢能源在应用过程中会出现的问题也亟待解决。
本章内容之一将主要介绍氢能源应用中面临的一个严峻的问题——氢气的。
其二，存储，我们将会详细的论述最新出现的一种储氢材料：储氢合金——AlH3简述历年来在实验和理论上对于该材料在常压下的研究成果。
同时，提出对于在高压条件下进行研究的必要性以及在现阶段的成果，指出我们理论研究的AlH3必要性。
最后，将简单的介绍高压物理学在当今学科发展中的重要性以及高压物理的发展历史，当然我们将会简述由于现实实验条件上的限制，高压物理的理论研究对于材料性能的分析和高压物理未来发展方向上的重要性和必然性。
§1.1储氢材料简介伴随着人类社会的发展和进步，人类赖以生存的环境却让全世界都开始担忧。
环境的破坏的危机以及能源的短缺的意识，迫使人们一方面去寻求新的能源，另一方面又要考虑新能源对环境所造成的破坏问题。
于是氢能源作为存储量丰富，无公害，无污染的新型能源而得到了全球的关注。
在以氢作为能源媒介的氢能体系中，氢的存储和氢的运输成为氢能源的实际应用中的关键环节。
近年来，人们注意到储氢合金由于其材料结构上的优势而成为一种新型的储氢功能材料。
由于某些合金具备特殊的晶体结构，能够使氢原子很容易的进入晶格间隙中并且形成金属氢化物，由于这种氢与金属的结合力很弱，在加热的时候，氢就能从金属中释放出来。
但是这些储氢合金的储氢量很大，可以存储比其自身体积要大上1000-1300倍的氢。
目前，对于储氢合金的研究也进行的如火如荼。
1.1.1氢能随着全球人口急增，人类的能源消耗大幅度的增长；而作为主要能源的煤炭和石油，它们又都是不可再生的能源，其储量极为有限。
利用Three.js技术实现物理实验三维仿真
利用Three.js技术实现物理实验三维仿真
陈安琪;熊阳;陈欣然;丰宇硕;童亚拉;李君妍
【期刊名称】《实验室研究与探索》
【年(卷),期】2024(43)2
【摘要】虚拟仿真实验教学能弥补传统物理实验的不足,现有物理实验仿真软件大都是二维的,教学效果有限。
采用Three.js 3D技术,以“撒克逊碗下沉实验”为例,通过构建三维模型突破平面限制,实现一个立体的、在线的交互式虚拟仿真系统:通过对实验器材和过程三维建模,实现立体仿真,设计了4种实验探究变量间关系,虚拟教师提升可观察性,视频、语音增加了趣味性。
应用实践表明,该系统能大大提高教学效果。
【总页数】5页(P89-92)
【作者】陈安琪;熊阳;陈欣然;丰宇硕;童亚拉;李君妍
【作者单位】湖北工业大学理学院;湖北工业大学计算机学院;华中师范大学信息管理学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9;O439
【相关文献】
1.三维虚拟物理实验仿真平台的界面设计与实现
2.基于物理引擎三维物理仿真实验的实现方法
3.超高压物理实验技术虚拟仿真实验设计与实现
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技术培养学生物理探究能力的实践研究5.利用信息技术，实现大学物理实验资源的有效合理利用
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立方聚合氮(cg-N)的高压低温拉曼光谱研究
立方聚合氮(cg-N)的高压低温拉曼光谱研究刘珊; 蒲梅芳; 张峰; 雷力【期刊名称】《《光散射学报》》【年(卷),期】2019(031)003【总页数】6页(P235-240)【关键词】聚合氮; 高能密度材料; 拉曼散射; 多声子模型【作者】刘珊; 蒲梅芳; 张峰; 雷力【作者单位】四川大学原子与分子物理研究所成都610065【正文语种】中文【中图分类】O51343; O521+31 引言压力(强)和温度是决定物质存在状态的基本热力学要素。
在超高压极端条件下,物质原有的结构会被破坏,导致结构相变、物性改变、甚至核子间的强相互作用。
低温下物质的热力学膨胀效应的降低和体积收缩会导致物质晶格振动发生变化。
将高压和低温这两个极端热力学条件结合起来对物质的性质研究具有重要意义。
但是相比常温高压或高温(<1000 K)高压的原位光学测量,低温高压原位光学测量具有更大的技术难度。
早在20世纪80年代,研究者们就开始致力于解决低温高压原位光学测量这一难题。
1981年,美国康奈尔大学Golopentia等人[1]设计了一种低温高压装置。
装置利用液氦降温,通过改变不同负载加压。
但装置无法进行光学测量,且无法准确地测量样品压力。
1985年,美国哈佛大学Isaac等人[2]利用液氦和液氮来控制样品温度,利用杠杆施力加压,设计了带有光学窗口的装置。
装置可以通过测量红宝石较为准确地标定压力,但是温度控制仍然是一个问题。
1990年,苏联科学院高压物理研究所Eremets等人[3]设计出了基于金刚石压砧(diamond anvil cell,DAC)的低温高压装置,实现了高压低温光学原位测量,但是压力仅为20 GPa。
目前,能够原位光学测量的低温高压仪器已经成为一种市面上销售的产品,但是由于温压限制,要实现在100 GPa以上的超高压下对样品低温性质的研究仍然是一个难题,目前报道的高压低温实验的实验压力大多数在50 GPa左右,国际上鲜有在低温下100 GPa以上超高压原位光学测量研究的报道 [4-7],国内暂无此相关内容的报道。
SEM-简介
1．透射电镜（TEM） 透射电镜即透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope，简称TEM），通常称作电 子显微镜或电镜（EM），是使用最为广泛的一类 电镜。
工作原理：在细胞生物学上，可用于观察和研究
细胞内部的亚显微镜结构、蛋白质、核酸等生物大分 子的形态结构及病毒的形态结构。透射电子显微镜以 电子枪作为照明光源，从电子枪灯丝发射的电子束经 聚光镜会聚照射到样品上。带有样品结构信息的透射 电子（transmission electrons，TE）进入成像系统 ，被各级成像透镜聚焦、放大后，投射在观察荧光屏 上，形成透射电子显微镜像。
扫描隧道显微镜及原理
扫描隧道显微镜图片
硅表面
纳米算盘
由单个原子构成 的“IBM”
4．分析电镜 分析电镜是利用电子射线轰击样品所产生的X射线或俄歇电 子对样品元素进行分析的一类电镜。其特点是能在观察超微结 构的同时，对样品中一个极微小的区域进行化学分析，从而在 超微结构水平上测定各种细胞结构的化学成分及其变化规律。 （1）分析TEM。在TEM上配备X射线能谱仪后即成为分析TEM ，目前很多100KV和200KV TEM都可以装上X射线检测附件，进行 样品的元素分析。 （2）分析SEM。在SEM上配备X射线能谱仪后，便可兼有电 子探针分析样品化学成分的功能。 （3）扫描俄歇电镜。把SEM与俄歇电子能量分析仪相结合 ，即成为扫描俄歇电镜，它能对样品表面进行微区元素分析， 是一种表面微观分析电镜。
透射电镜下根尖细胞的亚显微结构
内质网透射电镜图
透射电镜下细胞内膜 泡运输亚显微结构
2．扫描电镜（SEM）
扫描电镜即扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，简称SEM）。主要用于观察样品的表 面形貌、割裂面结构、管腔内表面的结构等。