镁铝石榴子石的高压X射线衍射研究.docx

镁铝石榴子石的高压X射线衍射研究
摘要：
本文研究了镁铝石榴子石在高压下的结构变化。通过高压X射线衍射技术，分析了不同压力下石榴子石的晶格常数和晶体结构，并探讨了其物理性质的变化规律。结果表明，随着压力的增加，石榴子石的晶格常数缩小，晶体结构发生改变，且出现了新的结构相。这对于深入研究石榴子石的相关性质具有一定的意义。
关键词：镁铝石榴子石；高压X射线衍射；晶格常数；晶体结构
Introduction
镁铝石榴子石（Mg_3Al_2Si_3O_12）属于石榴石矿物的一种，是一种高温、高压矿物。其物理和化学性质对于岩石和地幔的物质组成的研究具有重要意义，特别是对于地震学、地球化学等领域的研究有着积极的推动作用。然而，镁铝石榴子石在高压下的结构变化和物理性质变化对于我们深入探究地球内部的构造和性质以及地震学等学科都有着极大的意义，这也便是本文的研究内容。
材料和方法
实验中所用的样品为纯度为99％的镁铝石榴子石，样品的粒度为0.5mm。实验中所用的高压X射线衍射仪是位于研究所实验室中的BRUKERD8发射衍射仪，通过该衍射仪，我们可以测量不同压力下镁铝石榴子石的晶格常数和晶体结构。
实验过程中，将样品固定在钢制压杆之间，液压油在钢环和钢制压杆之间形成一定的压力，从而实现控制样品的压力。通过改变油口的液压压力，来控制样品所受的压力。调节好压力后，将样品放在衍射仪的样品台上，放入高压腔室中。在不同压力下，记录样品的X射线衍射数据，进而分析样品的晶格常数和晶体结构的变化。
结果和分析
在本实验中，分别以1.0，3.0，5.0，7.0GPa的压力对镁铝石榴子石进行了高压X射线衍射实验，并记录了实验数据。获得了镁铝石榴子石样品在不同压力下的X射线衍射数据，进行数据分析后我们得到以下结论：
1.不同压力下石榴子石的晶格常数有所变化。根据测量结果，易知晶格常数的变化与压力的大小呈双曲线关系，随着压力的增加，晶格常数逐渐减小。
2.随着压力的增加，石榴子石的晶体结构发生了改变。比如在压力P=1GPa下，石榴子石的结构为六方密堆积结构，而在压力P=7GPa下，出现了新的结构相，且结构由六方密堆积结构转变为了四方密堆积结构。
3.随着压力的增加，镁铝石榴子石的结构变得更加紧密有序，晶体结构的变化对应着物理性质的变化。如抗压性能的增强等。
结论
通过高压X射线衍射技术，我们研究了镁铝石榴子石在不同压力下的晶体结构变化以及晶格常数的变化，并探讨了其物理性质的变化规律。结果分析表明，随着压力的增加，石榴子石的晶格常数逐渐减小，晶体结构出现新的相，随着压力的增加，石榴子石的结构变得更加紧密有序，物理性质随之产生变化。
随着高压实验技术的不断发展，高压X射线衍射技术已经成为研究矿物材料结构与性质变化的一种重要手段，不仅对于理论研究有着重要的意义，而且在实践中也有着广泛的应用前景。在今后的研究工作中，我们将进一步探究石榴子石在高压条件下的相关性质变化，并深入研究石榴子石在地壳和地幔中的分布和演化规律，这将有助于揭示地球内部的构造和性质，推动地球科学的发展。