利用拉曼光谱技术测量高压加载下材料的相变开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

高压物理主要是以材料科学、地球科学以及行星科学的需求为背景发展起来的，用以研究各种物质在高压下的状态及其变化规律。压力能在不改变物质化学成分的条件下导致从包括电子能带结构这一本质性质在内的多种物理、化学、机械等性质发生改变，通过对材料在高压下结构变化以及相伴随的物质性质的变化，获得物质结构与功能间的相互关联，无论是深化对物质的认识还是寻求新型的功能材料，都具有重要的科学意义。

同温度以及电磁场一样，压强也能直接影响物质的结构。在高压条件下，构成凝聚态物质的分子或原子的间距会显著缩短，同时，分子或原子间的作用力大大增强，相邻电子的轨道重叠，进而促使构成物质的原子进行重组，物质的微观形态发生变化以达到某一阶段的强制高压平衡态，从而形成新相。因此，高压加载能够促使物质表现出异于常压下的结构和物性。

近些年来，随着金刚石对顶砧、传压介质、压力标定以及垫封材料等一系列实验技术手段的突破，金刚石压腔高压技术（DAC）能够产生的压力最高已达550GPa，大大超过了地核中心的压强360GPa。并且，金刚石压腔实验装置的体积非常小，克服了其他静高压实验设备体积庞大的缺陷。除了可以产生极高的压力，金刚石本身还具有对绝大部分波长的光线及X射线透明的优异特性，因此非常适合与光学方法相结合。拉曼测试技术是基于印度科学家C.V.拉曼（Raman）所发现的拉曼散射效应，对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息，并应用于分子结构研究的一种分析方法。拉曼频移的大小、强度及拉曼峰形状是鉴定化学键、官能团的重要依据。利用偏振特性，拉曼光谱还可以作为分子异构体判断的依据。然而长期以来，拉曼光谱技术更多地用于常压下的物质研究，很少会与高压条件相结合，所以本次课题研究的目的就是要在传统的以化学组分和温度为要素的材料科学研究的基础上，加入第三个要素--压力，通过结合金刚石压腔高压技术和拉曼光谱技术，实现对物质在高压加载下的在位测量，研究其在不同压力条件下的相变。

2. 研究的基本内容与方案

本毕业设计的课题名称为利用拉曼光谱技术测量高压加载下材料的相变。本课题的研究的内容分为以下几个方面。第一个方面是对研究对象进行调研，选择具有一定研究价值的材料作为研究对象。第二是学习和掌握金刚石压腔实验装置的操作方法，包括样品、压力内标及传压介质的装填方法等。第三方面是学习和掌握拉曼光谱测量技术的实验方法，最终实现待测样品的拉曼光谱在不同压力条件下的在位测量，并通过与常压下该材料的相位图比较得出科学的结论。

为达到上述目标，本课题将采用技术方案与措施包括：

1）掌握金刚石压腔装置的装配和校准方法；掌握垫封材料的打孔和安装方法；

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容。确定方案，完成开题报告。

第4－5周：根据已掌握的相关知识，确定进行本课题研究的基本路线和具体方案。

第6－10周：明确研究对象，同时对相关领域的最新研究成果进行调研学习，并开始着手实验。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]王克栋．苗同军;赵晓利．光散射的量子理论概述[j]．新乡学院学报(自然科学版)．2011年02期．

[2]刘景．肖万生．李晓东．李延春．谢鸿森．胡天斗．同步辐射激光加温dac技术及在地球深部物质研究中的应用[j]．地学前缘．2005年01．

[3]王青松．王志刚．毕延．六面顶压机上常温高压超声测量的样品组装设计[j]．高压物理学报．2006年03期．