高压原位布里渊散射测量技术及应用

（3）高温高压条件下液态氧的声速及弹性系数研究
李敏等 高压物理学报 130012
氧在背向散射和60散射几何配置中布里渊频移随压强变化关系
对于液体来说，杨氏模量E与体模量相等，可以用下式表示
E V
2
p是液态氧的密度，V为纵波声速。
高温高压条件下液态氧的声速及弹性系数研究结论（3）
• 利用布里渊散射方法在背向散射和 60°散射配置下 ,研究了 298 、 367 、423 K 液态氧的声速随压力的变化关系 。在恒定温度时 ,液态 氧的声速随压力的增加而明显增加 ,温度对声速的影响很小 。实验测 量所得到的声速值与理论计算值较接近 。同时 ,还进一步计算了 298 K 和 367 K 时液态氧的弹性系数 ,在 恒温条件下弹性系数也随压力的 增加而增加 。在 21 3～41 9 GPa 的压力范围内 ,温度几乎不改变液 态氧 的弹性系数 ,我们认为 ,在这个压力范围内温度升高时液态氧的 体积可能保持不变
金刚石对顶砧中最常用的布里渊散射几何配置
布里渊散射技术的应用
从物理学知道，在外力作用下，对均匀各向同性的固
体材料，介质的纵波声速与杨氏模量的关系可表示为
E (1 ) V （1+）(1-2 )
V是纵波声速，E是杨氏弹性模量，p是材料密度，u
是泊松比。
可以作为材料学计算弹性模量的补充方法。
解出
其中小的就是声学波的频率，大的为光学波频率，布里渊散射就是入射光与频率 小的这支格波发生相互作用，与声子交换能量产生散射，产生布里渊频移。
Spontaneous and stimulated scattering of light
Brillouin scattering of light
结合金刚石对顶砧压机（DAC）的高压布里渊散射(1)
高压布里渊散射
作为纯光学的测量手段，布里渊与金刚石压机高压技术很好地结合在 一起。布里渊散射可以对非常小的样品（几十微米）进行测量，并且不 需要将样品与探测仪器相接触，所以可以利用金刚石对顶砧进行超高压 的研究。通过对布里渊散射频移的测定，可以精确的计算出高压下物质 的声速、弹性系数、弹光系数、折射率、绝热状态方程等一些基本的物 理量。物质的弹性系数对结构相变十分敏感，可以用来探测物质的高压 相变，以及提供原子间相互作用力的信息。
高压原位布里渊散射测量技术及应用
(1)氩的高温高压布里渊散射研究及快速增压制备大块非晶硫
贾茹 20081001 博士毕业论文
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布里渊散射测量技术
布里渊散射是声学声子及磁振子等元激发引起的非弹性光散射。声 子是固体中最重要的元激发。光学波与入射光发生相互作用，即为拉曼 散射，声学波与入射光发生相互作用，则为布里渊散射。布里渊散射在 材料性质的研究中得到了很多应用。如各种透明不透明材料、层状薄膜 材料、金属材料、磁性材料等。对与电介质晶体，布里渊散射的一个重 要用途是测定其弹性系数张量的分量。
谢谢
一维双原子晶格
由运动方程：
d 2un m1 2 vn vn1 2un dt d 2vn m2 2 un1 un 2vn dt
设
un Aei ( naqt ) , vn Bei (naqt )
2 (q)
m1m2 [m1 m2 2m1m2 cos qa)1/2 ]