이 이미지는 탄탈륨 샘플이 레이저에 의해 충격이 가해지고 X 선 빔에 의해 프로빙되는 실험 설정을 묘사합니다. 검출기의 어레이에 의해 수집 된 회절 패턴은 물질이 쌍극을 겪는 것을 보여준다. 배경 그림은 쌍둥이를 만든 격자 구조를 보여줍니다. credit : ryan chen / llnl

처음으로 과학자들은 충격 압축 동안 격자 레벨에서 변형 트윈 닝을 측정하는 현장 회절 실험을보고했습니다. 그 결과는 최근 옥스포드 대학교, 로스 알 라모스 국립 연구소, 요크 대학교 및 슬랙 국립 가속기 연구소의 로렌스 간 모어 국립 연구소 (Lawrence livermore national laboratory) 및 연구진 팀의 연구팀에 의해 자연적으로 발표되었다.

충격 압축은 높은 압력과 온도와 같은 극한 조건과 초고속의 시간 계를 결합하기 때문에 어려운 연구 분야입니다. 문제를 단순화하기 위해 과학자들은 고체 물질이 유체처럼 거동하고 유동성을 가지지 않고 유동성과 모양을 변화시키는 것으로 가정합니다. 그러나, 고체로서, 대부분의 재료는 또한 격자 구조를 유지한다. 물질이 흐를수록 모양이 변하기 때문에 격자의 규칙적인 패턴을 유지하면서 어떻게 든 격자가 변해야합니다. 가장 기본적인 수준에서의 소성 연구는 재료가 변형되는 동안 격자가 어떻게 변하는 지 이해하는 것에 달려있다.

(격자 전위가 생성되고 움직이는) 전위 슬립과 (거울상 격자를 갖는 부 입자가 형성되는) 쌍정이가 소성 변형의 기본 메커니즘이다. 소성에 대한 본질적인 중요성에도 불구하고, (충격 동안) 활성 메커니즘을 진단하는 것은 어렵습니다. 이전의 연구는 사실 ( \"회복\") 이후에 자료를 연구했기 때문에 복잡한 요소가 추가되고 상충되는 결과가 발생했습니다.

\"현장 回折 (in-situ diffraction) 실험은 수십 년 동안 진행되어 왔지만 고성능 레이저와 X 선없는 전자 레이저가 측정을보다 광범위하게 사용할 수있게하고 민감성이 높으며 극한의 조건에도 도달 할 수있게되면서 최근에만 눈에 띄게되었습니다.\" 고 말했다. 그는 논문에 물리학 자이자 리드 저자 인 크리스 베렌 버그 (chris wehrenberg)가 말했다. \"우리의 연구는 중요한 정보를 얻을 수있는 회절 고리 내의 신호 분포라는 미개발 영역을 강조합니다.\"

연구팀의 실험은 고압 및 고압 환경에서 현장 회절을 수행 할 수있는 시설에 대한 대규모의 세계적 투자에서 첨단을 대표하는 슬래 이크의 선형 부착 성 광원에 위치한 극단 조건 최종 스테이션의 새로운 문제에서 수행되었다. 변형률 속도 기법.

\"이 실험에서는 레이저 가열 된 플라즈마의 제트가 시료에 반대 압력을 생성하고 X 선 빔을 사용하여 시료의 상태를 조사하는 레이저로 충격파를 발사합니다\"라고 Wehrenberg는 말했습니다. \"엑스레이는 회절 링을 형성하는 특정 각도에서 샘플을 벗어나 산란 할 것이며 산란 각은 물질의 구조에 대한 정보를 제공합니다.\"

in-situ 회절 실험의 인기가 증가하고 있음에도 불구하고, 대부분은 산란 각에 초점을 맞추고 회절 고리 내의 신호 분포를 다루지는 않습니다. 이 접근법은 물질이 단계를 바꿀 때 나타낼 수 있지만, 물질이 어떻게 상전이의 외부에서 어떻게 행동 하는지를 밝히지는 않습니다.

라인 내의 신호 분포의 변화를 분석함으로써 팀은 격자 방향 또는 텍스처의 변화를 감지하고 물질이 트윈 닝 또는 미끄러짐을 겪고 있는지를 보여줄 수있었습니다. 또한이 팀은 충격이 가해질 때 샘플 - 탄탈륨, 고밀도 금속 - 쌍둥이 또는 미끄러짐이 나타나는지를 보여줄뿐만 아니라 충격압의 전체 범위의 대부분을 증명할 수있었습니다.

\"llnl은 과학 기반 비축 관리 임무의 일환으로 재료 모델링에 깊이 관여하고 있으며 탄탈 모델링뿐 아니라 분자 수준에서 탄탈륨을 모델링하기위한 프로그래밍 방식의 노력을하고 있습니다\"라고 Wehrenberg는 말했습니다. \"이러한 결과는 벤치마킹이나 유효성 검사를 위해 모델을 직접 비교할 수있는 데이터를 제공하여 이러한 노력에 직접 적용 할 수 있습니다. 미래에, 우리는 pla n 더 높은 압력에서 가소성을 연구하는 llnl의 국가 점화 시설에 대한 관련 실험으로 이러한 실험적 노력을 조정할 것 \"이라고 말했다.

준 정적 실험에서 물질의 조직 및 미세 구조에 대한 변화에 대한 X 선 회절 데이터를 분석하는 기술은 충격 실험 분야에 새로운 기술입니다. 이 기술의 조합은 다른 많은 분야와 관련이 있습니다. 예를 들어, 쌍정이나 미세 균열에 의한 석영의 평면 변형 형상은 유성 충돌 지점의 일반적인 지표이며, 이러한 특성은 다른 지질 학적 물질의 자화에도 영향을 줄 수 있습니다. 유사하게, 쌍 무적은 발리 침투자의 자기 선명 화 (self-sharpening) 거동에 중요한 역할을하며 갑옷 적용을위한 고성능 세라믹의 연성 증가와 관련이있다. 고속 연성을 이해하는 것은 초고속 먼지 영향으로부터 공간 하드웨어를 강화하는 데 중요하며 심지어 성간 먼지 구름 형성에 영향을 미친다.

출처 : phys

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