Моделирование Планетарного внутренних процессов дифференцировки в лаборатории

Общая цель этой процедуры состоит в том, чтобы смоделировать процесс внутренней дифференциации планет. Это достигается путем предварительного смешивания порошка железа из силиката оливы и сульфида железа в однородном порядке. Вторым шагом является загрузка смеси в узел ячейки высокого давления.

Затем сборка подвергается давлению до шести гигапаскаль и нагревается до 1,800 градусов Цельсия в устройстве с несколькими наковальнями. Заключительным этапом является восстановление образца и подготовка его к 3D-визуализации. В конечном счете, 3D-изображение используется для визуализации распределения силикона и расплавленного металла и определения того, может ли жидкий металл просачиваться через кристаллический силикон для формирования ядра.

Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы планетологии, такие как формирование планетарного ядра через перколяции. Начните с подготовки материалов для моделирования процесса перколяции. При формировании ядра внесите в агатовый раствор около грамма смеси природного силиката, оливкового и металлического железного порошка с 10 весовым процентом серы.

Под этанолом измельчить, исходный материал найти смешанный порошок в течение одного часа. Как только это будет сделано, высушите материалы при температуре 100 градусов Цельсия в течение одного часа, достаньте высушенный материал и, как только они остынут, начните подготовку к экспериментам с несколькими наковальнями. Загрузите исходный материал в капсулу из оксида алюминия CI, примерно 1,5 миллиметра в диаметре и 1,5 миллиметра в длину.

Затем поместите капсулу в ячейку высокого давления, которая имеет нагреватель образцов с электрическим сопротивлением. Теперь ячейка готова к установке аппарата высокого давления с несколькими наковальнями. Установите блок ячеек в аппарате, нагнетайте давление в образец до целевого давления здесь, шесть гигапаскаль на основе кривой калибровки давления с фиксированной точкой.

Кроме того, используйте нагреватель электрического сопротивления, чтобы довести образец до 1,800 градусов Цельсия. Целевая температура. Для этого эксперимента поддерживайте давление и температуру в течение 12 часов.

После завершения эксперимента охладите образец до комнатной температуры, выключив питание нагревателя, и медленно сбросьте давление в течение шести часов, открыв клапан гидравлического масла. Наконец, восстановите узел высокого давления, и для анализа образца используется сканирующий электронный микроскоп с сфокусированным ионным пучком. Подготовьте образец для использования в инструменте, установив и отполировав его, а также покрыв его поверхность углеродным покрытием.

Затем загрузите его в камеру для образцов прибора. Выровняйте образец по совпадающей точке сфокусированного ионного пучка и сканирующего электронного микроскопа на рабочем расстоянии пять миллиметров. Предварительно образец экспонируют в объеме 15 на 20 на 20 кубических микрометров.

Затем продолжайте использовать ионный пучок для измельчения слоев глубиной 25 нанометров. После удаления каждого слоя сделайте сканирующий электронный микроскоп изображение экспонированной поверхности После завершения фрезерования введите файлы данных изображения в программное обеспечение для визуализации и создайте 3D-изображения для визуализации. Эта 3D-реконструкция предназначена для образца закалки, который был нагрет до 1 800 градусов Цельсия при шести гигапаскалях.

Выделенный объем представляет собой расплав железа и сульфида железа. Остальную часть объема занимает ine. Объем составляет примерно пять на шесть на семь кубических микрометров.

На изображении видно, что металлические карманы расплава были захвачены в углах силикатных зерен из-за больших углов дедаля, измеренных как более 100 градусов, как показано здесь. Этот новый метод визуализации представляет собой мощный инструмент для точного определения истинного угла наклона. Отслеживая изменение распределения расплава по критическому углу, он может быть использован для точного определения перехода от неподключенных к подключенным сетям в небольшом составе и интервале давления.

Метод также обеспечивает количественное измерение объемной доли и связности. Эти 3D-изображения представляют собой закаленный образец с различным соотношением силикатов металлов ниже объемной доли 5%. Жидкий металл образует изолированные карманы при более высоком объеме. Дроби и взаимосвязанная сеть формируется после ее разработки.

Этот метод открывает путь для исследований в области эксперимента, петрологии и планетологии для изучения процесса формирования планетарного ядра с помощью экспериментального моделирования в сочетании с визуализацией.