第36卷，第9期 2016年9月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 36, No. 9, pp2742-2748
September, 2016
一种简单而有效的防正高温光谱实验中显微物镜温度过高的装置：
空气吹扫装置
王霏，刘曦*，吕明达，张彦圭，张立飞，郑海飞
北京大学地球与空间科学学院，北京大学造山带与地壳演化教育部重点实验室，北京100871
摘要地球内部是一个高温高压环境。温度对于矿物的物理一化学性质有着非常重要的影响。随着温度的升高，矿物的分子振动、弹性模量、地震波波速等诸多性质有可能发生显著的变化，从而对地球内部的相关物理一化学过程产生非常重要的影响。高温谱学研究（如高温红外及高温拉变）对了解矿物在高温下的物理一化学性质有着非常重要的意义。尽管高温谱学研究中常用的加热台带有冷却装置，能够确保加热台在很高温度下也能正常运转（如1500℃C），然而加热元件在高温下辐射出的大量热量可能使相关光聚焦物镜系统的温度急剧升高，从而造成热损伤，进而限制了高温谱学研究的温度范围。本文的创新点在于为克服这个困难，我们提供了一种简单而有效的防止高温光谱实验中显微物镜温度过高的装置，从而扩展高温谱学研究的温度范围，通过在物镜系统的附近添加了一套空气吹扫装置，加速空气流动而带走多余的热量，从而降低物镜系统的温度。测试表明：尽管这一装置非常简单，但却非常有效；当实验温度为～1000C时，物镜下表面的温度由原来的～235℃下降到～68℃。利用该空气吹扫装置，我们对镁橄榄石进行了温度高达～1300℃的原位拉受光谱研究，实验结果与其他研究报道的结果一致。这一事实表明，通过添加该空气吹扫装置，高温谱学研究可以比较容易地在超过1300C的高温下进行，所用物镜系统基本没有热损伤，从面
避免采用能承受更高温度的不同材质的初镜或者运用长焦距初镜的品贯办法，关键词空气吹扫装置；光谱；高温；橄榄石
中图分类号：TH742
引言
文献标识码：A
DOl: 10. 3964/j. issn. 10000593[2016)09-2742-07
学性质并不能被相关实验直接测量。比如说下地慢丰度最大的矿物(Mg，Fe)SiO,-钙钛矿至今都没有在岩石样品中找到，人工高压合成大量样品又需要不能完全重复的多次高温高压
地球内部是一个高温高压的环境。大洋中脊玄武质岩浆的喷发温度约为1200～1250℃C，软流圈的潜在温度约为 1280℃1]，上、下地慢边界的温度约为1600℃[2]，下地慢与外地核边界的温度约为5000℃}。温度对于地球组成物质的一些物理-化学性质有若非常重要的影响，比如矿物的晶格振动[4-5]、热容[6-8]、热膨胀性[9-11]、弹性模量[10,12-13]、地震波波速[14-15]、离子占位15]及光谱性质等[17-18]；当温度升高时，这些物理-化学性质都可能发生显著的变化。因此，了解温度对地球物质的影响有助于我们理解地球深部的物质状态、物理-化学性质、层圈结构及其演化规律。
由于一般很难获得来自地球深部、没有经过后期改造的矿物样品，高压合成的样品量又很小，很多高压矿物的热力收稿日期：2015-04-06，修订日期：2015-08-12
基金项目：国家自然科学基金项目（41090371，41273072)资助
实验，从而降低后续实验结果的准确度。微区光谱分析（比如说红外光谱和拉变光谱方法）可以克服样品量小的困难，能够通过准确观测晶体的晶格振动情况[19-20]，在一定假设的基础上构建晶格振动态密度（vibrationaldensityofstates， VDoS)的微观模型比如说Kieffer模型[21-23]，进而较为准确地估算矿物的相关物理-化学性质4，8.24)。因此，微区光谱分析与高压合成实验相结合，在研究地球内部物质的化学-物理性质方面有着非常重要的应用。
微区光谱分析实验系统一股由四部分组成：加热台、微
区定位-聚焦系统、光谱仪及数据记录-传辅-储存系统。进行原位高温实验时，带有温控系统及冷却装置的加热台的温度可达约1500℃[25]或者更高，光谱仪及数据采集-传输-储存
作者简介：王霏，1990年生，北京大学地球与空间科学学院硕士研究生e-mail：wangfei1049@gmail.com
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