Planetary İçişleri Farklılaşma Simülasyon Laboratuvarı Süreçleri

Bu prosedürün genel amacı, gezegensel iç farklılaşma sürecini simüle etmektir. Bu, önce zeytin silikat demir tozu ve demir sülfürün homojen bir şekilde karıştırılmasıyla gerçekleştirilir. İkinci adım, karışımı yüksek basınçlı bir hücre düzeneğine yüklemektir.

Daha sonra, düzenek altı giga pascal'a kadar basınçlandırılır ve çok örslü bir cihazda 1.800 santigrat dereceye kadar ısıtılır. Son adım, numuneyi kurtarmak ve 3D görüntüleme için hazırlamaktır. Sonuç olarak, 3D görüntü, silikon ve erimiş metalin dağılımını görselleştirmek ve sıvı metalin bir çekirdek oluşturmak için kristal silikondan sızıp sızamayacağını belirlemek için kullanıldı.

Bu yöntem, süzülmeler yoluyla gezegen çekirdek oluşumları gibi gezegen bilimindeki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Sızma işleminin simülasyonu için malzemeler hazırlayarak başlayın. Çekirdek oluşumunda, bir akik harcında ağırlıkça yüzde 10 kükürt ile doğal silikat, zeytin ve metalik demir tozu karışımından yaklaşık bir gram yapın.

Etanol öğütme altında, bir saat boyunca karışık toz bulmak için başlangıç malzemesi. Bu yapıldıktan sonra, malzemeleri bir saat boyunca 100 santigrat derecede kurutun, kurumuş malzemeyi alın ve soğuduktan sonra çoklu örs deneyleri için hazırlıklara başlayın. Başlangıç malzemesini yaklaşık 1,5 milimetre çapında ve 1,5 milimetre uzunluğunda bir CI alüminyum oksit kapsülüne yükleyin.

Daha sonra kapsülü, elektrik dirençli numune ısıtıcısına sahip yüksek basınçlı bir hücre düzeneğine yerleştirin. Hücre artık çok örslü yüksek basınç aparatı için hazırdır. Hücre düzeneğini aparata monte edin, numuneyi buradaki hedef basınca, sabit bir nokta basınç kalibrasyon eğrisine dayalı olarak altı giga paskal olacak şekilde basınçlandırın.

Ayrıca, numuneyi 1.800 santigrat dereceye getirmek için elektrikli rezistanslı ısıtıcıyı kullanın. Hedef sıcaklık. Bu deney için basıncı ve sıcaklığı 12 saat koruyun.

Deney tamamlandıktan sonra, ısıtıcı gücünü kapatarak numuneyi oda sıcaklığına getirin ve hidrolik yağ valfini açarak basıncı altı saat boyunca yavaşça boşaltın. Son olarak, yüksek basınç tertibatını geri kazanın ve numunenin numune analizi, odaklanmış bir iyon ışını taramalı elektron mikroskobu kullanır. Numuneyi monte edip parlatarak ve yüzeyini karbonla kaplayarak cihazda kullanılmak üzere hazırlayın.

Ardından cihazın numune odasına yükleyin. Numuneyi, odaklanmış iyon demetinin ve taramalı elektron mikroskobunun çakışan noktasına beş milimetrelik bir çalışma mesafesinde hizalayın. 15 x 20 x 20 mikrometre küp bir hacmi açığa çıkarmak için numuneyi önceden hazırlayın.

Ardından, katmanları 25 nanometre derinliğinde frezelemek için iyon ışınını kullanmaya devam edin. Her katman çıkarıldıktan sonra, açıkta kalan yüzeyin taramalı elektron mikroskobu görüntüsünü alın Frezeleme tamamlandıktan sonra, görüntü veri dosyalarını görselleştirme yazılımına girin ve görselleştirme için 3B görüntüler oluşturun. Bu 3D rekonstrüksiyon, altı giga paskalda 1.800 santigrat dereceye kadar ısıtılmış bir söndürme numunesi içindir.

Vurgulanan hacim, demir ve demir sülfür erimesini temsil eder. Hacmin geri kalanı ine tarafından işgal edilmiştir. Hacim yaklaşık beş x altı x yedi mikrometre küptür.

Görüntü, burada görüldüğü gibi 100 derecenin üzerinde ölçülen büyük dedal açıları nedeniyle metalik eriyik ceplerinin silikat tane köşelerinde sıkışıp kaldığını göstermektedir. Bu yeni görüntüleme tekniği, gerçek dedal açısını hassas bir şekilde belirlemek için güçlü bir araç sağlar. Kritik açı boyunca eriyik dağılımındaki değişimi izleyerek, küçük bir bileşim ve basınç aralığında bağlı olmayan ağlardan bağlı ağlara geçişi tam olarak belirlemek için kullanılabilir.

Yöntem ayrıca hacim fraksiyonunun ve bağlantının nicel bir ölçümünü sağlar. Bu 3D görüntüler, %5'lik bir hacim fraksiyonunun altında farklı metal silikat oranlarına sahip söndürülmüş numuneye aittir Sıvı metal, daha yüksek hacimde izole cepler oluşturur. Fraksiyonlar ve birbirine bağlı ağ oluşur Geliştirildikten sonra.

Bu teknik, görselleştirmelerle birleştirilmiş deneysel simülasyon yoluyla gezegensel çekirdek oluşum sürecini keşfetmek için deney, petr ve gezegen bilimi alanındaki araştırmaların önünü açar.