氢氦及其混合物稠密气体制备技术与状态方程实验研究

摘要

本文针对二级轻气炮加载方式，建立了一套低温压缩气体靶系统，包括高压充气系统，液氮冷却系统及热电偶测温系统。该系统成功用于制备稠密氢氦及其混合物气态样品。在利用二级轻气炮多次冲击压缩实验方面进行了有益的探索。在以下三个方面取得明显进步： (1)低温压缩气体靶系统的建立是本文在稠密气体制备技术上取得的显著进步。该系统在液氮温度条件下将气体样品压缩到40MPa，制备出稠密气态样品。与前人类似工作比较，样品初始密度提高了将近40倍。通过压缩混合气体获得稠密样品可以有效克服样品分层问题，后者是液态样品直接进行混合的技术瓶颈。建立该系统过程中解决了两个关键技术：(i)本文采用液压驱动方法压缩气体方法，解决了低压气体的增压问题，并建立了一套小型气体增压系统。系统不需特制的高压气体压缩机，提供了一种制备稠密气体样品的低成本途径。该技术特别适用于少量稀有气体的增压，可以在实验室推广使用。最高压力达到40MPa，压力测量精度达0.02MPa；(ii)本文利用金属密封与低温胶密封相结合的方法，解决了在高压气体与液氮低温下气体密封问题。在制备氢氮混合样品时，压力达30MPa，其形变量可以忽略。 (2)在多次冲击过程测量技术方面取得明显进步。在测量辐射历史时采用光电倍增管，具有很好的上升前沿，实验中观测到比较完整的多次冲击辐射历史。在过去类似实验中最多观测到2，3次冲击过程，而本文首次直接测量到1-8次冲击过程。由各次冲击过程的持续时间，可以确定多次冲击状态的热力学参量。这一技术进步，使多次冲击压缩技术应用于状态方程得研究成为可能。 (3)利用二级轻气炮加载手段，在实验室首次获得了氢氦混合物体系在接近100GPa和3000-5000K区域的高温高压状态，并分别获得了一组氢、氦及其混合物状态方程数据。为进一步完善物态方程理论模型提供了依据，以及研究它们在高温高压下其它物理化学性质创造了条件。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

第2章多次冲击压缩实验原理

第3章低温压缩气体靶技术

第4章实验结果与分析

全文总结

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表论文