论文摘要
氧化铝单晶（蓝宝石）在常温常压下具有优异的力学强度和光学透明性,在冲击作用下也具有较高的冲击阻抗,因此它常在冲击测温和激光速度干涉实验技术中被用作窗口材料。经掺杂铬离子后,它还常被用作静高压DAC实验中的压力标定材料。研究蓝宝石在高温高压下物理性质对于高压技术的发展和对其地学应用具有重要意义。在冲击压缩状态下蓝宝石的光学性质,一直受到动高压研究领域的广泛关注,因为它在冲击测温实验中直接关系到对实测热辐射信号的正确解读。在冲击压力低于85GPa的低压区,前人曾经报道过蓝宝石的热辐射发光效应,但在100GPa以上压力区,蓝宝石的发光性质还未见到比较系统的研究报道。本文采用无氧铜作为基板对蓝宝石在124-172GPa压力区的热辐射进行了较为系统的实验研究。并取得了以下有意义的结果:1、在所研究压力区间内均发现蓝宝石材料具有明显的冲击发光效应。实测的光谱辐亮度与波长的关系表现为灰体辐射特征,辐射温度基本上不随压力而变化,其值约为4000K,分析后,认为这种“异常”的高温辐射效应源自受压蓝宝石中的不均匀绝热剪切带中的高温区热辐射,与前人根据P≤85GPa实验结果对蓝宝石热辐射机理的分析意见一致。2、实测光谱辐亮度随蓝宝石样品中冲击压缩厚度增加而增强的趋势表明,在本文实验条件下的蓝宝石具有较大的光学厚度,其光吸收系数值较小。根据实验结果拟合得到的光吸收系数αW与加载压力P的关系式为:式中αW单位为cm-1,P的单位为GPa。并发现同一压力下αW不随波长而变。3、与静高压实验和理论研究确定的蓝宝石相图相对照,发现本文测得的124-172GPa区的蓝宝石冲击辐射温度明显低于前人在P≤85GPa区测量的蓝宝石辐射温度值（约低1000K）,而且呈突然下降趋势,在P-T图上的位置大致对应于蓝宝石相图中从Rh2O3),（Ⅱ）相变化到CaIrO3相的相边界上,故推测在冲击压缩下蓝宝石中不均匀生成的局域绝热剪切带结构及其热性质与它的固相结构类型有关。4、对由铜基板和蓝宝石两个热辐射源组成的实验测量复合热辐射场中提取出铜基板热源温度和发射率的信息做了尝试,得到了初步的结果。此项研究对发展金属材料的冲击温度测量技术有重要意义。