סימולציה של פלנטריים הפנים בידול תהליכים במעבדה

המטרה הכוללת של הליך זה היא לדמות את תהליך ההתמיינות הפנימית של כוכבי הלכת. זה מושג על ידי ערבוב ראשון של אבקת ברזל סיליקט זית, וברזל גופרתי באופן הומוגני. השלב השני הוא להעמיס את התערובת למכלול תאים בלחץ גבוה.

לאחר מכן, המכלול נלחץ לשישה ג'יגה פסקל ומחומם ל -1, 800 מעלות צלזיוס במכשיר רב סדן. השלב האחרון הוא שחזור הדגימה והכנתה להדמיה תלת מימדית. בסופו של דבר, התמונה התלת מימדית משמשת להמחשת התפלגות הסיליקון והמתכת המותכת ולקבוע אם המתכת הנוזלית יכולה לחלחל דרך הסיליקון הגבישי ליצירת ליבה.

שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח במדע הפלנטרי כגון תצורות ליבה פלנטריות באמצעות חלחול. התחל בהכנת חומרים לסימולציה של תהליך החלחול. בצורת ליבה, הכינו כגרם של תערובת של סיליקט טבעי, זית ואבקת ברזל מתכתית עם 10 אחוזי גופרית במשקל בטיט אגת.

מתחת לטחינת אתנול, חומר המוצא למציאת אבקה מעורבת למשך שעה. לאחר שזה נעשה, יבש את החומרים ב-100 מעלות צלזיוס למשך שעה, שלף את החומר המיובש, וברגע שהם מתקררים, התחל בהכנות לניסויי הסדן. טען את חומר המוצא לתוך קפסולת תחמוצת אלומיניום CI, בקוטר של כ-1.5 מילימטרים ובאורך של כ-1.5 מילימטרים.

לאחר מכן, הנח את הקפסולה במכלול תאים בלחץ גבוה שיש לו מחמם דגימת התנגדות חשמלית. התא מוכן כעת למנגנון הלחץ הגבוה הרב-סדן. הרכיב את מכלול התאים במכשיר, לחץ את הדגימה ללחץ היעד כאן, שישה ג'יגה פסקל המבוססים על עקומת כיול לחץ בנקודה קבועה.

כמו כן, השתמש במחמם ההתנגדות החשמלית כדי להביא את הדגימה ל-1,800 מעלות צלזיוס. טמפרטורת היעד. לניסוי זה, שמור על הלחץ והטמפרטורה למשך 12 שעות.

לאחר השלמת הניסוי, הרוו את הדגימה לטמפרטורת החדר על ידי כיבוי מתח החימום ושחררו את הלחץ לאט במשך שש שעות על ידי פתיחת שסתום השמן ההידראולי. לבסוף, שחזר את מכלול הלחץ הגבוה וניתוח הדגימה של הדגימה עושה שימוש במיקרוסקופ אלקטרונים סורק קרן יונים ממוקד. הכן את הדגימה לשימוש במכשיר על ידי הרכבה וליטוש שלה וציפוי פחמן על פני השטח שלה.

לאחר מכן טען אותו לתא הדגימה של המכשיר. יישר את הדגימה לנקודה המקרית של קרן היונים הממוקדת ומיקרוסקופ האלקטרונים הסורק במרחק עבודה של חמישה מילימטרים. הכין את הדגימה כדי לחשוף נפח של 15 על 20 על 20 מיקרומטר מעוקב.

לאחר מכן המשיכו להשתמש בקרן היונים כדי לטחון שכבות בעומק של 25 ננומטר. לאחר הסרת כל שכבה, צלם תמונת מיקרוסקופ אלקטרונים סורק של המשטח החשוף לאחר השלמת הכרסום, הזן את קבצי נתוני התמונה לתוכנת הדמיה וצור תמונות תלת מימד להדמיה. שחזור תלת מימד זה מיועד לדגימת מרווה שחוממה ל-1,800 מעלות צלזיוס בשישה ג'יגה פסקל.

הנפח המודגש מייצג ברזל וברזל גופרתי נמס. שאר הכרך תפוס על ידי ine. הנפח הוא בערך חמישה על שישה על שבעה מיקרומטר מעוקב.

התמונה מראה את כיסי ההיתוך המתכתיים שנלכדו בפינות גרגירי הסיליקט בגלל זוויות הדדל הגדולות שנמדדו מעל 100 מעלות כפי שניתן לראות כאן. טכניקת הדמיה חדשה זו מספקת כלי רב עוצמה לקביעה מדויקת של זווית הדדל האמיתית. על ידי ניטור השינוי בהתפלגות ההיתוך על פני הזווית הקריטית, ניתן להשתמש בו כדי לאתר את המעבר מרשתות לא מחוברות לרשתות מחוברות בהרכב קטן ובמרווח לחץ.

השיטה מספקת גם מדד כמותי של שבר הנפח והקישוריות. תמונות תלת מימד אלו הן של הדגימה המרווה עם יחסי סיליקט מתכת שונים מתחת לשבר נפח של 5%המתכת הנוזלית יוצרת כיסים מבודדים בנפח גבוה יותר. שברים ורשת מחוברת נוצרת לאחר פיתוחה.

טכניקה זו סוללת את הדרך למחקר בתחום הניסויים, הפטר והמדע הפלנטרי לחקור את תהליך היווצרות הליבה של כוכבי הלכת באמצעות סימולציה ניסויית בשילוב עם ההדמיות.