وأيد هذا العمل من قبل وكالة ناسا منحة NNX11AC68G ومؤسسة كارنيجي في واشنطن. أشكر تشانغ تشي لمساعدته في جمع البيانات. وأود أيضا أن أشكر عنات شاهار وفاليري Hillgren للمشاركات مفيدة من هذه المخطوطة.

1. إعداد المواد ابتداء وعينة الدوائر <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد نوعين من المواد الأولية، (1) خليط من الزبرجد الزيتوني سيليكات الطبيعية والمعدنية مسحوق الحديد مع 10٪ بالوزن الكبريت (معدن / نسب سيليكات تتراوح 4-30٪ بالوزن) لمحاكاة الترشيح من سبائك الحديد السائل في مصفوفة سيليكات الصلبة خلال تشكيل النواة الأولى لهيئة الكواكب الصغيرة، و (2) خليط متجانس من الارض ناعما الحديد النقي وكبريتيد الحديد لتحديد الكواكب تبلور النواة الداخلية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> طحن المواد الأولية إلى مسحوق مختلطة غرامة بموجب الإيثانول في هاون العقيق لمدة ساعة واحدة وتجفف في 100 درجة مئوية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحميل المواد بدءا في أهداب الشوق متكلس أو آل 2 O 3 كبسولة (عادة 1.5 ملم وقطرها 1.5 في الطول)، ثم وضعه في التجمع خلية الضغط العالي لتجارب متعددة السندان. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحميل خليط الحديد فاس في غرفة عينة صغيرة (عادة 100 ميكرون في القطر و 25 &amp; #181، م في سمك) في حفر طوقا الرنيوم preindented للتجارب الليزر التدفئة في الخلية الماس سندان. ساندويتش خليط الحديد فاس بين طبقات كلوريد الصوديوم التي تكون بمثابة العوازل الحرارية. </li></ol> 2. ارتفاع الضغط وارتفاع درجة الحرارة التجارب في جهاز متعدد السندان <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تتكون الجمعية خلية الضغط العالي متعددة سندان المجسم الثماني أهداب الشوق كوسيلة ضغط، كم ZrO 2 كما عازل حراري، والرنيوم أسطواني أو سخان الجرافيت. الكبسولة عينة تناسبها داخل المدفأة. يتم إدراج الحرارية نوع-C في حجرة العينة لتحديد درجة حرارة العينة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع التجمع الضغط العالي في جهاز الضغط العالي متعددة لسندان الضغط. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يتكون الجهاز متعدد سندان من 1،500 طن الهيدروليكية الصحافة وحدة الضغط الذي يحتوي على حلقة التثبيت مع ستة أسافين دفع القابلة للإزالة تشكيل تجويف مكعب في وسط 15. تجويف مكعب ساعةouses ثمانية مكعبات كربيد التنغستن مع زوايا مبتورة. مكعبات اقتطاع، والتي تتلاقى على تجميع الخلايا المجسم الثماني، وفصلها عن بعضها البعض بواسطة جوانات للانضغاط. الكبش الهيدروليكية ينقل القوة بشكل فعال على تجميع عينة قبل مرحلتين التكوين السندان. الشكل 1 يوضح الإجراء التجريبي للتجربة متعددة السندان. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الضغط على عينة لضغط المستهدف بين 2-27 برنامج العمل العالمي في درجة حرارة الغرفة على أساس الإصلاح نقطة الضغط المعايرة منحنى 16، ومن ثم تسخينها إلى درجات حرارة تصل إلى 2،300 التجريبية ° C بواسطة المقاومة الكهربائية للتدفئة؛ الحفاظ على التجربة في درجة حرارة ثابتة لمدة التجربة، وإيقاف الطاقة لإرواء العينة إلى درجة حرارة الغرفة في نهاية التجربة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الافراج عن الضغط ببطء عن طريق فتح صمام الزيت الهيدروليكي واسترداد تهمة التجريبية. </li></ol> 3. تجارب الليزر التدفئة فيالماس سندان الخليوي <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يتم إنشاء الضغط في خلية الماس سندان بين اثنين من جودة الأحجار الكريمة واحدة من الكريستال الماس السنادين (حوالي 0.25 قيراط لكل منهما). نستخدم خلية الماس سندان متماثل لدفع سندنات العكس المنحازة تماما مع نظام مكبس الاسطوانة. الخلية هي قادرة على توليد ضغوط المقابلة لظروف الضغط من صميم الأرض 17. ويتحقق ارتفاع درجة الحرارة عن طريق التسخين ليزر في الخلية الماس سندان. ونحن نستخدم نظام في المصدر فوتون المتقدمة (APS)، والتي تقوم على تقنية الليزر التدفئة الوجهين ويتكون من اثنين من ألياف الليزر والبصريات لتسخين العينة من كلا الجانبين، ونظامان spectroradiometric لقياس درجة حرارة على كلا الجانبين 18. تم تصميم نظام لتوليد بقعة كبيرة التدفئة (25 ميكرون في القطر)، والتقليل من التدرجات درجة حرارة العينة على حد سواء شعاعيا ومحوريا في الخلية الماس سندان، وتحقيق أقصى قدر من الاستقرار التدفئة. يبين الشكل 2 التخطيطيق من التكوين التجريبية للتجربة الليزر التدفئة في الخلية الماس سندان مع صورة للبقعة الليزر التدفئة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> محاذاة سندنات الماس مع 300 ميكرون culets وpreindent طوقا الرنيوم إلى سمك 30 ميكرون من سمك الأولية من 250 ميكرون. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حفر حفرة في طوقا preindented التي يبلغ قطرها 120 ميكرون في المركز، وتحميل العينة في حفرة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الضغط على العينة المستهدفة لضغط في درجة حرارة الغرفة، ثم تسخين العينة عن طريق زيادة قوة الليزر في حين أخذ قياسات درجات الحرارة في الموقع والأشعة السينية قياسات حيود في منشأة السنكروترون. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إيقاف قوة الليزر لإرواء العينة عندما يتم الكشف عن ذوبان جزئي عن تغيير في الإشعاع الحراري ومن نمط حيود. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استرداد العينة ساخنة لتوصيف خارج الموقع. </li></ol> 4. استعادة عينة وتحليل <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> موالاتحاد الوطني للعمال العينة متعددة سندان استرجاع في راتنجات الايبوكسي وتلميع سطحه باستخدام مجموعة من الماس ومسحوق حصى من 150 ميكرون إلى 0.25 ميكرون. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الكربون معطف سطح العينة وتحميله في حجرة العينة صك الأفقية زايس الأعنة الاكذوبه / SEM (الشكل 3A) للتحليل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> محاذاة العينة إلى نقطة تتزامن من الاكذوبه ووزارة شؤون المرأة على مسافة العمل من 5 مم (الشكل 3B)، ثم premill العينة لفضح حجم 15 × 20 × 20 ميكرون 3 (الشكل 3C). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> التقاط صور SEM في الفترة الفاصلة من 25 نانومتر باستخدام شريحة وظيفة العرض على صك زايس الأعنة الاكذوبه / SEM (تلقائيا تسجيل سلسلة من الصور بعد ايون شعاع الطحن مع دقة وضوح الصورة النموذجية من حوالي 35 نانومتر). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إدخال ملفات بيانات الصورة إلى برنامج إعادة بناء التصور والصور 3D لتصور توزيع تذوب والاتصال في العينة مروي (الشكل 3D). </li></ol>

<ol>
	<li>Wetherill, G. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+of+the+terrestrial+planets.">Formation of the terrestrial planets.</a> Annual Review of Astronomy and Astrophysics. 18, 77-113 (1980).</li><li>Chambers, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Planetary+accretion+in+the+inner+Solar+System.">Planetary accretion in the inner Solar System.</a> Earth and Planetary Science Letters. 223, 241-252 (2004).</li><li>Greenwood, R. C., Franchi, I. A., Jambon, A., Buchanan, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Widespread+magma+oceans+on+asteroidal+bodies+in+the+early+Solar+System.">Widespread magma oceans on asteroidal bodies in the early Solar System.</a> Nature. 435, 916-918 (2005).</li><li>Mann, U., Frost, D. J., Rubie, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+wetting+ability+of+Si-bearing+liquid+Fe-alloys+in+a+solid+silicate+matrix-percolation+during+core+formation+under+reducing+conditions.">The wetting ability of Si-bearing liquid Fe-alloys in a solid silicate matrix-percolation during core formation under reducing conditions.</a> Physics of the Earth and Planetary Interiors. 167 (1-2), 1-7 (2008).</li><li>Terasaki, H., Frost, D. J., Rubie, D. C., &amp;Langenhorst, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Percolative+core+formation+in+planetesimals.">Percolative core formation in planetesimals.</a> Earth and Planetary Science Letters. 273, 132-137 (2008).</li><li>Walte, N. P., Becker, J. K., Bons, P. D., Rubie, D. C., Frost, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liquid-distribution+and+attainment+of+textural+equilibrium+in+a+partially-molten+crystalline+system+with+a+high-dihedral-angle+liquid+phase.">Liquid-distribution and attainment of textural equilibrium in a partially-molten crystalline system with a high-dihedral-angle liquid phase.</a> Earth and Planetary Science Letters. 262, 517-532 (2007).</li><li>Terasaki, H., Frost, D. J., Rubie, D. C., Langenhorst, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interconnectivity+of+Fe-O-S+liquid+in+polycrystalline+silicate+perovskite+at+lower+mantle+conditions.">Interconnectivity of Fe-O-S liquid in polycrystalline silicate perovskite at lower mantle conditions.</a> Physics of Earth and Planetary Interiors. 161, 170-176 (2007).</li><li>Halliday, A. N., Wood, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+did+Earth+accrete?.">How did Earth accrete?.</a> Science. 325, 44-45 (2009).</li><li>Yoder, C. F., Konopliv, A. S., Yuan, D. N., Standish, E. M., Folkner, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluid+core+size+of+Mars+from+detection+of+the+solar+tide.">Fluid core size of Mars from detection of the solar tide.</a> Science. 300, 299-303 (2003).</li><li>Margot, J. L., Peale, S. J., Jurgens, R. F., Slade, M. A., Holin, I. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large+longitude+libration+of+Mercury+reveals+a+molten+core.">Large longitude libration of Mercury reveals a molten core.</a> Science. 316, 710-714 (2007).</li><li>Fei, Y., Bertka, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+interior+of+Mars.">The interior of Mars.</a> Science. 308, 1120-1121 (2005).</li><li>Williams, J. -. P., Nimmo, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+evolution+of+the+Martian+core:+Implications+for+an+early+dynamo.">Thermal evolution of the Martian core: Implications for an early dynamo.</a> Geology. 32, 97-100 (2004).</li><li>Smith, D. E., Zuber, M. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gravity+field+and+internal+structure+of+Mercury+from+MESSENGER.">Gravity field and internal structure of Mercury from MESSENGER.</a> Science. 336, 214-217 (2012).</li><li>Weber, R. C., Lin, P. -. Y., Garnero, E. J., Williams, Q., Lognonn&#233;, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Seismic+detection+of+the+Lunar+core.">Seismic detection of the Lunar core.</a> Science. 331, 309-312 (2011).</li><li>Li, J., Fei, Y., Carlson, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+constraints+on+core+composition.">Experimental constraints on core composition.</a> Geochemistry of the Mantle and Core. , 521-546 (2007).</li><li>Bertka, C. M., Fei, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mineralogy+of+the+Martian+interior+up+to+core-mantle+boundary+pressures.">Mineralogy of the Martian interior up to core-mantle boundary pressures.</a> Journal of Geophysical Research. 102, 5251-5264 (1997).</li><li>Tateno, S., Hirose, K., Ohishi, Y., Tatsumi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+structure+of+iron+in+Earth's+inner+core.">The structure of iron in Earth's inner core.</a> Science. 330, 359-361 (2010).</li><li>Prakapenka, V. B., Kubo, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advanced+flat+top+laser+heating+system+for+high+pressure+research+at+GSECARS:+application+to+the+melting+behavior+of+germanium.">Advanced flat top laser heating system for high pressure research at GSECARS: application to the melting behavior of germanium.</a> High Pressure Research. 28, 225-235 (2008).</li><li>Minarik, W. G., Ryerson, F. J., Watson, E. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Textural+entrapment+of+core-forming+melts.">Textural entrapment of core-forming melts.</a> Science. 272, 530-533 (1996).</li><li>Terasaki, H., Frost, D. J., Rubie, D. C., Langenhorst, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+oxygen+and+sulphur+on+the+dihedral+angle+between+Fe-O-S+melt+and+silicate+minerals+at+high+pressure:+Implications+for+Martian+core+formation.">The effect of oxygen and sulphur on the dihedral angle between Fe-O-S melt and silicate minerals at high pressure: Implications for Martian core formation.</a> Earth and Planetary Science Letters. 232, 379-392 (2005).</li><li>Fei, Y., Bertka, C. M., Finger, L. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-pressure+iron-sulfur+compound,+Fe3S2,+and+melting+relations+in+the+system+Fe-FeS+at+high+pressure.">High-pressure iron-sulfur compound, Fe3S2, and melting relations in the system Fe-FeS at high pressure.</a> Science. 275, 1621-1623 (1997).</li><li>Fei, Y., Li, J., Bertka, C. M., Prewitt, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structure+type+and+bulk+modulus+of+Fe3S,+a+new+iron-sulfur+compound.">Structure type and bulk modulus of Fe3S, a new iron-sulfur compound.</a> American Mineralogist. 85, 1830-1833 (2000).</li><li>Li, J., Fei, Y., Mao, H. K., Hirose, K., Shieh, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sulfur+in+the+Earth's+inner+core.">Sulfur in the Earth's inner core.</a> Earth and Planetary Science Letters. 193, 509-514 (2001).</li><li>Chen, B., Li, J., Hauck, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-ideal+liquidus+curve+in+the+Fe-S+system+and+Mercury's+snowing+core.">Non-ideal liquidus curve in the Fe-S system and Mercury's snowing core.</a> Geophysical Research Letter. 35, L07201 (2008).</li><li>Buono, A. S., Walker, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Fe-rich+liquidus+in+the+Fe-FeS+system+from+1+bar+to+10+GPa.">The Fe-rich liquidus in the Fe-FeS system from 1 bar to 10 GPa.</a> GeochimicaCosmochimicaActa. 75, 2072-2087 (2011).</li><li>Ito, E., Yamazaki, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pressure+generation+and+investigation+of+the+post-perovskite+transformation+in+MgGeO3by+squeezing+the+Kawai-cell+equipped+with+sintered+diamond+anvils.">Pressure generation and investigation of the post-perovskite transformation in MgGeO3by squeezing the Kawai-cell equipped with sintered diamond anvils.</a> Earth and Planetary Science Letters. 293 (1-2), 84-89 (2010).</li><li>Roberts, J. J., Kinney, J. H., Siebert, J., Ryerson, F. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fe-Ni-S+melt+permeability+in+olivine:+implications+for+planetary+core+formation.">Fe-Ni-S melt permeability in olivine: implications for planetary core formation.</a> Geophysical Research Letter. 34, L14306 (2007).</li><li>Wang, Y., Lesher, C., Fiquet, G., Rivers, M., Nishiyama, N., Siebert, J., Roberts, J., Morard, G., Gaudio, S., Clark, A., Watson, H., Menguy, N., Guyot, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In-situ+high+P,+T+X-ray+microtomographic+imaging+during+large+deformation:+a+newtechnique+for+studying+mechanical+behavior+of+multi-phase+composites.">In-situ high P, T X-ray microtomographic imaging during large deformation: a newtechnique for studying mechanical behavior of multi-phase composites.</a> Geosphere. 7, 40-45 (2011).</li><li>Watson, H. C., Roberts, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Connectivity+of+core+forming+melts:+Experimental+constraints+from+electrical+conductivity+and+X-ray+tomography.">Connectivity of core forming melts: Experimental constraints from electrical conductivity and X-ray tomography.</a> Physics of Earth and Planetary Interiors. 186, 172-182 (2011).</li><li>Fei, Y., Ricolleau, A., Frank, M., Mibe, K., Shen, G., Prakapenka, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toward+an+internally+consistent+pressure+scale.">Toward an internally consistent pressure scale.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 104, 9182-9186 (2007).</li></ol>

أعلن أي تضارب في المصالح.

راسخة التقنيات لتجارب متعددة السندان، وتوليد الضغط ودرجة الحرارة مستقرة لفترة طويلة من وقت التشغيل وإنتاج حجم العينة كبير نسبيا. بل هو أداة قوية لمحاكاة العمليات الداخلية من الكواكب، وخاصة بالنسبة للتجارب، مثل ذوبان الترشيح، والتي تتطلب بعض حجم العينة. الحد هو أقص?...

الكواكب الأرضية مثل الأرض والزهرة والمريخ وعطارد والهيئات الكواكب متباينة يتكون من عباءة السيليكات والمعدنية الأساسية. تقترح تشكيل نموذج الكوكب الحديثة أن الكواكب الأرضية تشكلت من اصطدام القمر، إلى المريخ بحجم الأجنة الكوكبية نمت من كم الحجم أو أكبر الكويكبات من خلال التفاعلات الجاذبية 1-2. كانت الكويكبات المحتمل متباينة بالفعل مرة واحدة وصلت إلى سبائك الحديد المعدنية ذوبان في درجات الحرارة بسبب التدفئة من مصادر مثل تسوس المشعة النظائر قصيرة العمر مثل 26 و 60 آل الحديد، والأثر، وإطلاق الطاقة الكامنة 3. من المهم أن نفهم كيف يسيل المعدن السائل من خلال مصفوفة سيليكات خلال التمايز في وقت مبكر. الكوكب التمايز يمكن المضي قدما من خلال كفاءة فصل السائل السائل أو عن طريق الترشيح من المعدن السائل في مصفوفة سيليكات صلبة، وهذا يتوقفعلى حجم ودرجة الحرارة الداخلية من الهيئات الكواكب. والترشيح من المعدن السائل في مصفوفة سيليكات صلبة من المرجح عملية المهيمنة في التفريق الأولي عندما تكون درجة الحرارة ليست عالية بما يكفي لإذابة الجسم الكوكبي بأكمله. كفاءة الترشيح يعتمد على زاوية ثنائي السطح، والتي تحددها الطاقات بينية من واجهات الصلبة الصلبة والصلبة والسائلة. يمكننا محاكاة هذه العملية في المختبر عن طريق إجراء الضغط العالي والحرارة العالية التجارب على خليط من سبائك الحديد والسيليكات. الدراسات الحديثة 4-7 حققت القدرة ترطيب من سبائك الحديد السائل في مصفوفة سيليكات الصلبة تحت ضغط عال ودرجة الحرارة. استخدموا الطريقة التقليدية لقياس توزيع الترددات النسبية لزوايا ثنائي السطح الظاهر بين المعدن السائل مروي والحبوب سيليكات على مصقول المقاطع العرضية لتحديد زاوية ثنائي السطح صحيح. الطريقة التقليدية غلة UNC كبيرة نسبياertainties في زاوية ثنائي السطح قياس والتحيز الممكن اعتمادا على إحصاءات أخذ العينات. هنا نقدم تقنية التصوير الجديدة لتصور توزيع المعدن السائل في مصفوفة سيليكات في ثلاثة أبعاد (3D) من خلال مزيج من الاكذوبه الطحن وعالية الدقة الحقل الانبعاثات SEM التصوير. توفر تقنية التصوير الجديدة التحديد الدقيق لزاوية ثنائي السطح وقياس كمي لحجم جزء والتواصل بين الطور السائل. تشكلت نواة الأرض في وقت قصير نسبيا (&lt;100 مليون سنة) 8، ويفترض في حالة سائلة في تاريخها في وقت مبكر. يكون المريخ وعطارد أيضا النوى السائل على أساس تشوه المد والجزر الشمسية من مساح المريخ العالمي بيانات تتبع الإذاعة 9 وأنماط الرادار رقطة مرتبطة دوران الكواكب 10، على التوالي. نماذج تطور الحرارية والضغط العالي التجارب ذوبان المواد الأساسية على مواصلة دعم نواة المريخ السائل11-12. توفير البيانات رسول المركبة الفضائية مؤخرا أدلة إضافية للنواة السائل من الزئبق 13. حتى القمر صغيرة من المرجح أن له نواة السائل صغيرة على أساس إعادة تحليل التسجيلات الزلزالية الأخيرة من Appollo القمر 14. النوى الكوكبية السائل تتسق مع تراكم الطاقة العالية في مرحلة مبكرة من تشكيل كوكب الأرض. قد يؤدي التبريد اللاحقة لتشكيل النواة الداخلية الصلبة لبعض الكواكب. وقد كشفت البيانات السيزمية أن الأرض تتكون من اللب الخارجي السائل والنواة الداخلية الصلبة. تشكيل النواة الداخلية آثار هامة بالنسبة لديناميات الأساسية مدفوعا convections الحرارية والتركيبية وتوليد المجال المغناطيسي لكوكب الأرض. يتم التحكم تصلب النواة الداخلية من درجة حرارة انصهار المواد الأساسية وتطور الحرارية من جوهر. تشكيل نواة من الكواكب الأرضية المشتركة مسارات تراكم مماثلة ويعتبر التركيب الكيميائي للالنوى لبه يهيمن عليها الحديد مع حوالي 10٪ الوزن العناصر الخفيفة مثل (S) الكبريت، والسيليكون (سي)، والأكسجين (O) والكربون (C)، والهيدروجين (H) 15. فمن الضروري أن يكون على معرفة العلاقات ذوبان في النظم ذات الصلة الأساسية، مثل الحديد فاس، الحديد C، الحديد فيو، الحديد FEH، والحديد FeSiat الضغط العالي، من أجل فهم تركيبة النوى الكوكبية. في هذه الدراسة، ونحن سوف تثبت التجارب التي أجريت في جهاز متعدد سندان وخلية الماس سندان، ومحاكاة ظروف النوى الكوكبية. توفير تجارب المعلومات المتعلقة بتسلسل بلورة وعنصر التقسيم بين المعادن الصلبة والسائلة، مما يؤدي إلى فهم أفضل لمتطلبات بلورة النواة الداخلية وتوزيع العناصر الخفيفة بين النواة الداخلية البلورية السائلة والأساسية بها. لتوسيع العلاقات ذوبان إلى ضغوط عالية جدا، ونحن قد وضعت تقنيات جديدة لتحليل عينات مروي تعافى من الليزر يسخن الماس وتجارب الخلايا nvil. مع الدقة الاكذوبه طحن بقعة الليزر التدفئة، علينا أن نحدد ذوبان باستخدام معايير التبريد الملمس تصويرها مع ارتفاع القرار ووزارة شؤون المرأة والتحليل الكيميائي الكمي مع كاشف الانجراف السيليكون في submicron القرار المكانية. نحن هنا الخطوط العريضة مجموعتين من التجارب لتقليد تشكيل الكواكب الأساسية عن طريق الترشيح من معدني تذوب في مصفوفة سيليكات خلال تراكم المبكر وتبلور النواة الداخلية عن طريق التبريد اللاحقة. ويهدف محاكاة لفهم اثنين من العمليات الهامة خلال تطور الكواكب الأساسية.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="352">
	<colgroup>
		<col span="4" style="width:66pt" width="88" />
	</colgroup>
	<tbody> 
		<tr height="43" style="height:32.25pt">
			<td class="xl63" height="43" style="height:32.25pt;width:66pt" width="88">Multi-anvil apparatus</td>
			<td class="xl63" style="border-left:none;width:66pt" width="88">Geophysical Lab</td>
			<td class="xl63" style="border-left:none;width:66pt" width="88">Home Builder</td>
			<td class="xl63" style="border-left:none;width:66pt" width="88"> </td>
		</tr>
		<tr height="43" style="height:32.25pt">
			<td class="xl63" height="43" style="height:32.25pt;border-top:none;
 width:66pt" width="88">Diamond-anvil cell</td>
			<td class="xl63" style="border-top:none;border-left:none;width:66pt" width="88">Geophysical Lab</td>
			<td class="xl63" style="border-top:none;border-left:none;width:66pt" width="88">Home Builder</td>
			<td class="xl63" style="border-top:none;border-left:none;width:66pt" width="88"> </td>
		</tr>
		<tr height="64" style="height:48.0pt">
			<td class="xl63" height="64" style="height:48.0pt;border-top:none;
 width:66pt" width="88">Laser-heating system</td>
			<td class="xl63" style="border-top:none;border-left:none;width:66pt" width="88">APS GSECARS</td>
			<td class="xl63" style="border-top:none;border-left:none;width:66pt" width="88">Designed by beamline staff</td>
			<td class="xl63" style="border-top:none;border-left:none;width:66pt" width="88"> Public beamline</td>
		</tr>
		<tr height="43" style="height:32.25pt">
			<td class="xl63" height="43" style="height:32.25pt;border-top:none;
 width:66pt" width="88">FIB/SEM Crossbeam</td>
			<td class="xl63" style="border-top:none;border-left:none;width:66pt" width="88">Carl Zeiss Ltd.</td>
			<td class="xl63" style="border-top:none;border-left:none;width:66pt" width="88">Auriga</td>
			<td class="xl63" style="border-top:none;border-left:none;width:66pt" width="88"> </td>
		</tr>
		<tr height="64" style="height:48.0pt">
			<td class="xl63" height="64" style="height:48.0pt;border-top:none;
 width:66pt" width="88">Avizo 3D software</td>
			<td class="xl63" style="border-top:none;border-left:none;width:66pt" width="88">VSG</td>
			<td class="xl63" style="border-top:none;border-left:none;width:66pt" width="88">Fire for materials science</td>
			<td class="xl63" style="border-top:none;border-left:none;width:66pt" width="88"> </td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

simulation of the planetary interior differentiation processes in the laboratory

A الكواكب الداخلية هو تحت ضغط عال ودرجة حرارة عالية وظروف لديها بنية الطبقات. هناك نوعان من العمليات الهامة التي أدت إلى أن بنية الطبقات، (1) الترشيح من المعدن السائل في مصفوفة سيليكات الصلبة بواسطة الكوكب التمايز، و (2) تبلور النواة الداخلية عن طريق الكوكب اللاحقة التبريد. نحن إجراء الضغط العالي والحرارة العالية تجارب لمحاكاة كلتا العمليتين في المختبر. تشكيل الكواكب الأساسية percolative يعتمد على كفاءة الترشيح ذوبان، والتي تسيطر عليها ثنائي السطح (التبول) زاوية. يتضمن محاكاة الترشيح تسخين العينة تحت ضغط عال إلى درجة حرارة الهدف الذي سبائك الحديد الكبريت المنصهر بينما يبقى هو سيليكات الصلبة، ومن ثم تحديد زاوية ثنائي السطح الحقيقي لتقييم النمط من الهجرة السائل في مصفوفة البلورية التي كتبها التصور 3D. ويتحقق حجم 3D تقديم تشريح العينة المستردة مع شعاع تركز أيون (فيبوناتشي) وتا بواسطةالملك SEM صورة كل شريحة بأداة الأفقية الاكذوبه / SEM. تم تصميم المجموعة الثانية من التجارب لفهم جوهر بلورة وعنصر التوزيع الداخلي بين اللب الخارجي السائل والنواة الداخلية الصلبة من خلال تحديد درجة حرارة انصهار وعنصر التقسيم تحت ضغط عال. وتجرى التجارب ذوبان في الجهاز متعدد سندان تصل إلى 27 جيغا وتمتد إلى ارتفاع الضغط في الخلية الماس سندان مع الليزر التدفئة. قمنا بتطوير تقنيات لاستعادة عينات صغيرة يسخن علية الدقة الاكذوبه الطحن والحصول على صور عالية الدقة للبقعة الليزر الساخنة التي تظهر ذوبان الملمس تحت ضغط عال. من خلال تحليل التراكيب الكيميائية للسائل التعايش ومراحل الصلبة، علينا أن نحدد بدقة منحنى liquidus، وتوفير البيانات اللازمة لفهم عملية تبلور النواة الداخلية.

قمنا بإجراء سلسلة من التجارب باستخدام خليط من سان كارلوس الزبرجد الزيتوني والحديد فاس سبيكة معدنية مع مختلف نسب المعادن السيليكات، والمواد الأولية. محتوى S من هذا المعدن هو 10٪ الوزن S. هنا نعرض بعض النتائج ممثل من التجارب الضغط العالي أجريت في 6 برنامج العمل العالمي و1...

Watch this Scientific Journal Video about Simulation of the Planetary Interior Differentiation Processes in the Laboratory at JoVE.com

Simulation of the Planetary Interior Differentiation Processes in the Laboratory

ارتفاع الضغط وارتفاع درجة الحرارة التجارب وصفها هنا تقليد الكوكب عمليات التمايز الداخلية. وتصور العمليات وفهمها بشكل أفضل من خلال التصوير ذات الدقة العالية 3D والتحليل الكيميائي الكمي.

محاكاة لعمليات الكواكب الداخلية التمايز في المختبر

A planetary interior is under high-pressure and high-temperature conditions and it has a layered structure. There are two important processes that led to ...

simulation-planetary-interior-differentiation-processes

Research

JoVE Journal

Engineering

11.5K Views.  Carnegie Institution of Washington.  ارتفاع الضغط وارتفاع درجة الحرارة التجارب وصفها هنا تقليد الكوكب عمليات التمايز الداخلية. وتصور العمليات وفهمها بشكل أفضل من خلال التصوير ذات الدقة العالية 3D والتحليل الكيميائي الكمي. 

Video: Simulation of the Planetary Interior Differentiation Processes in the Laboratory

Revealing Dynamic Processes of Materials in Liquids Using Liquid Cell Transmission Electron Microscopy

The recent development for in situ transmission electron microscopy, which allows imaging through liquids with high spatial resolution, has attracted significant interests across the research fields of materials science, physics, chemistry and biology. The key enabling technology is a liquid cell. We fabricate liquid cells with thin viewing windows through a sequential microfabrication process, including silicon nitride membrane deposition, photolithographic patterning, wafer etching, cell bonding, etc. A liquid cell with the dimensions of a regular TEM grid can fit in any standard TEM sample holder. About 100 nanoliters reaction solution is loaded into the reservoirs and about 30 picoliters liquid is drawn into the viewing windows by capillary force. Subsequently, the cell is sealed and loaded into a microscope for in situ imaging. Inside the TEM, the electron beam goes through the thin liquid layer sandwiched between two silicon nitride membranes. Dynamic processes of nanoparticles in liquids, such as nucleation and growth of nanocrystals, diffusion and assembly of nanoparticles, etc., have been imaged in real time with sub-nanometer resolution. We have also applied this method to other research areas, e.g., imaging proteins in water. Liquid cell TEM is poised to play a major role in revealing dynamic processes of materials in their working environments. It may also bring high impact in the study of biological processes in their native environment.

We have developed a self-contained liquid cell, which allows imaging through liquids using a transmission electron microscope. Dynamic processes of nanoparticles in liquids can be revealed in real time with sub-nanometer resolution.

الكشف عن العمليات الدينامية للمواد السائلة في السوائل عن طريق انتقال الإلكترون المجهري الخليوي

The recent development for in situ transmission electron microscopy, which allows imaging through liquids with high spatial resolution, has attracted ...

Flame Experiments at the Advanced Light Source: New Insights into Soot Formation Processes

The following experimental protocols and the accompanying video are concerned with the flame experiments that are performed at the Chemical Dynamics Beamline of the Advanced Light Source (ALS) of the Lawrence Berkeley National Laboratory1-4. This video demonstrates how the complex chemical structures of laboratory-based model flames are analyzed using flame-sampling mass spectrometry with tunable synchrotron-generated vacuum-ultraviolet (VUV) radiation. This experimental approach combines isomer-resolving capabilities with high sensitivity and a large dynamic range5,6. The first part of the video describes experiments involving burner-stabilized, reduced-pressure (20-80 mbar) laminar premixed flames. A small hydrocarbon fuel was used for the selected flame to demonstrate the general experimental approach. It is shown how species&#8217; profiles are acquired as a function of distance from the burner surface and how the tunability of the VUV photon energy is used advantageously to identify many combustion intermediates based on their ionization energies. For example, this technique has been used to study gas-phase aspects of the soot-formation processes, and the video shows how the resonance-stabilized radicals, such as C3H3, C3H5, and i-C4H5, are identified as important intermediates7. The work has been focused on soot formation processes, and, from the chemical point of view, this process is very intriguing because chemical structures containing millions of carbon atoms are assembled from a fuel molecule possessing only a few carbon atoms in just milliseconds. The second part of the video highlights a new experiment, in which an opposed-flow diffusion flame and synchrotron-based aerosol mass spectrometry are used to study the chemical composition of the combustion-generated soot particles4. The experimental results indicate that the widely accepted H-abstraction-C2H2-addition (HACA) mechanism is not the sole molecular growth process responsible for the formation of the observed large polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs).

Gas sampling from laboratory-scale flames with online analysis of all species by mass spectrometry is a powerful method to investigate the complex mixture of chemical compounds occurring during combustion processes. Coupled with tunable soft ionization via synchrotron-generated vacuum-ultraviolet radiation, this technique provides isomer-resolved information and potentially fragment-free mass spectra.

تجارب اللهب في مصدر الضوء المتقدم: رؤى جديدة في عمليات تشكيل السخام

The following experimental protocols and the accompanying video are concerned with the flame experiments that are performed at the Chemical Dynamics ...

Laboratory Drop Towers for the Experimental Simulation of Dust-aggregate Collisions in the Early Solar System

For the purpose of investigating the evolution of dust aggregates in the early Solar System, we developed two vacuum drop towers in which fragile dust aggregates with sizes up to ~10 cm and porosities up to 70% can be collided. One of the drop towers is primarily used for very low impact speeds down to below 0.01 m/sec and makes use of a double release mechanism. Collisions are recorded in stereo-view by two high-speed cameras, which fall along the glass vacuum tube in the center-of-mass frame of the two dust aggregates. The other free-fall tower makes use of an electromagnetic accelerator that is capable of gently accelerating dust aggregates to up to 5 m/sec. In combination with the release of another dust aggregate to free fall, collision speeds up to ~10 m/sec can be achieved. Here, two fixed high-speed cameras record the collision events. In both drop towers, the dust aggregates are in free fall during the collision so that they are weightless and match the conditions in the early Solar System.

We present a technique to achieve low-velocity to intermediate-velocity collisions between fragile dust aggregates in the laboratory. For this purpose, two vacuum drop-tower setups have been developed that allow collision velocities between &#60;0.01 and ~10 m/sec. The collision events are recorded by high-speed imaging.

مختبر أبراج إسقاط لمحاكاة التجريبية من التصادم الغبار والركام في النظام الشمسي المبكر

For the purpose of investigating the evolution of dust aggregates in the early Solar System, we developed two vacuum drop towers in which fragile dust ...

Quantification of Hydrogen Concentrations in Surface and Interface Layers and Bulk Materials through Depth Profiling with Nuclear Reaction Analysis

Nuclear reaction analysis (NRA) via the resonant 1H(15N,&#945;&#947;)12C reaction is a highly effective method of depth profiling that quantitatively and non-destructively reveals the hydrogen density distribution at surfaces, at interfaces, and in the volume of solid materials with high depth resolution. The technique applies a 15N ion beam of 6.385 MeV provided by an electrostatic accelerator and specifically detects the 1H isotope in depths up to about 2 &#956;m from the target surface. Surface H coverages are measured with a sensitivity in the order of ~1013 cm-2 (~1% of a typical atomic monolayer density) and H volume concentrations with a detection limit of ~1018 cm-3 (~100 at. ppm). The near-surface depth resolution is 2-5 nm for surface-normal 15N ion incidence onto the target and can be enhanced to values below 1 nm for very flat targets by adopting a surface-grazing incidence geometry. The method is versatile and readily applied to any high vacuum compatible homogeneous material with a smooth surface (no pores). Electrically conductive targets usually tolerate the ion beam irradiation with negligible degradation. Hydrogen quantitation and correct depth analysis require knowledge of the elementary composition (besides hydrogen) and mass density of the target material. Especially in combination with ultra-high vacuum methods for in-situ target preparation and characterization, 1H(15N,&#945;&#947;)12C NRA is ideally suited for hydrogen analysis at atomically controlled surfaces and nanostructured interfaces. We exemplarily demonstrate here the application of 15N NRA at the MALT Tandem accelerator facility of the University of Tokyo to (1) quantitatively measure the surface coverage and the bulk concentration of hydrogen in the near-surface region of a H2 exposed Pd(110) single crystal, and (2) to determine the depth location and layer density of hydrogen near the interfaces of thin SiO2 films on Si(100).

We illustrate the application of 1H(15N,&#945;&#947;)12C resonant nuclear reaction analysis (NRA) to quantitatively evaluate the density of hydrogen atoms on the surface, in the volume, and at an interfacial layer of solid materials. The near-surface hydrogen depth profiling of a Pd(110) single crystal and of SiO2/Si(100) stacks is described.

الكمي لتركيز الهيدروجين في المياه السطحية واجهة الطبقات والمواد السائبة من خلال التنميط العمق مع تحليل التفاعلات النووية

Nuclear reaction analysis (NRA) via the resonant 1H(15N,&#945;&#947;)12C reaction is a highly effective method of depth profiling that quantitatively and ...

Simulation of Human-induced Vibrations Based on the Characterized In-field Pedestrian Behavior

For slender and lightweight structures, vibration serviceability is a matter of growing concern, often constituting the critical design requirement. With designs governed by the dynamic performance under human-induced loads, a strong demand exists for the verification and refinement of currently available load models. The present contribution uses a 3D inertial motion tracking technique for the characterization of the in-field pedestrian behavior. The technique is first tested in laboratory experiments with simultaneous registration of the corresponding ground reaction forces. The experiments include walking persons as well as rhythmical human activities such as jumping and bobbing. It is shown that the registered motion allows for the identification of the time variant pacing rate of the activity. Together with the weight of the person and the application of generalized force models available in literature, the identified time-variant pacing rate allows to characterize the human-induced loads. In addition, time synchronization among the wireless motion trackers allows identifying the synchronization rate among the participants. Subsequently, the technique is used on a real footbridge where both the motion of the persons and the induced structural vibrations are registered. It is shown how the characterized in-field pedestrian behavior can be applied to simulate the induced structural response. It is demonstrated that the in situ identified pacing rate and synchronization rate constitute an essential input for the simulation and verification of the human-induced loads. The main potential applications of the proposed methodology are the estimation of human-structure interaction phenomena and the development of suitable models for the correlation among pedestrians in real traffic conditions.

A protocol is presented for the characterization of the in-field pedestrian behavior and the simulation of the resulting structural response. Field-tests demonstrate that the in situ identified pacing rate and synchronization rate among the participants constitute an essential input for the simulation and verification of the human-induced loads.

محاكاة من الاهتزازات التي يسببها الإنسان استنادا إلى وتتميز في حقل السلوك للمشي

For slender and lightweight structures, vibration serviceability is a matter of growing concern, often constituting the critical design requirement. With ...

Knowledge Based Cloud FE Simulation of Sheet Metal Forming Processes

The use of Finite Element (FE) simulation software to adequately predict the outcome of sheet metal forming processes is crucial to enhancing the efficiency and lowering the development time of such processes, whilst reducing costs involved in trial-and-error prototyping. Recent focus on the substitution of steel components with aluminum alloy alternatives in the automotive and aerospace sectors has increased the need to simulate the forming behavior of such alloys for ever more complex component geometries. However these alloys, and in particular their high strength variants, exhibit limited formability at room temperature, and high temperature manufacturing technologies have been developed to form them. Consequently, advanced constitutive models are required to reflect the associated temperature and strain rate effects. Simulating such behavior is computationally very expensive using conventional FE simulation techniques.
This paper presents a novel Knowledge Based Cloud FE (KBC-FE) simulation technique that combines advanced material and friction models with conventional FE simulations in an efficient manner thus enhancing the capability of commercial simulation software packages. The application of these methods is demonstrated through two example case studies, namely: the prediction of a material's forming limit under hot stamping conditions, and the tool life prediction under multi-cycle loading conditions.

The following paper presents a novel FE simulation technique (KBC-FE), which reduces computational cost by performing simulations on a cloud computing environment, through the application of individual modules. Moreover, it establishes a seamless collaborative network between world leading scientists, enabling the integration of cutting edge knowledge modules into FE simulations.

المعرفة وبناء سحابة FE محاكاة عمليات رقة تشكيل المعادن

The use of Finite Element (FE) simulation software to adequately predict the outcome of sheet metal forming processes is crucial to enhancing the ...

Wicking Tests for Unidirectional Fabrics: Measurements of Capillary Parameters to Evaluate Capillary Pressure in Liquid Composite Molding Processes

During impregnation of a fibrous reinforcement in liquid composite molding (LCM) processes, capillary effects have to be understood in order to identify their influence on void formation in composite parts. Wicking in a fibrous medium described by the Washburn equation was considered equivalent to a flow under the effect of capillary pressure according to the Darcy law. Experimental tests for the characterization of wicking were conducted with both carbon and flax fiber reinforcement. Quasi-unidirectional fabrics were then tested by means of a tensiometer to determine the morphological and wetting parameters along the fiber direction. The procedure was shown to be promising when the morphology of the fabric is unchanged during capillary wicking. In the case of carbon fabrics, the capillary pressure can be calculated. Flax fibers are sensitive to moisture sorption and swell in water. This phenomenon has to be taken into account to assess the wetting parameters. In order to make fibers less sensitive to water sorption, a thermal treatment was carried out on flax reinforcements. This treatment enhances fiber morphological stability and prevents swelling in water. It was shown that treated fabrics have a linear wicking trend similar to those found in carbon fabrics, allowing for the determination of capillary pressure.

An experimental method to measure geometrical parameters and the apparent advancing contact angles describing capillary wicking in unidirectional synthetic and natural fabrics is proposed. These parameters are mandatory for the determination of the capillary pressures that must be taken into account for liquid composite molding (LCM) applications.

فتل اختبارات أحادي الاتجاه الأقمشة: قياسات شعرية معلمات لتقييم الضغط شعري في العمليات السائل المركب صب

During impregnation of a fibrous reinforcement in liquid composite molding (LCM) processes, capillary effects have to be understood in order to identify ...

Characterization of Ultra-fine Grained and Nanocrystalline Materials Using Transmission Kikuchi Diffraction

One of the challenges in microstructure analysis nowadays resides in the reliable and accurate characterization of ultra-fine grained (UFG) and nanocrystalline materials. The traditional techniques associated with scanning electron microscopy (SEM), such as electron backscatter diffraction (EBSD), do not possess the required spatial resolution due to the large interaction volume between the electrons from the beam and the atoms of the material. Transmission electron microscopy (TEM) has the required spatial resolution. However, due to a lack of automation in the analysis system, the rate of data acquisition is slow which limits the area of the specimen that can be characterized. This paper presents a new characterization technique, Transmission Kikuchi Diffraction (TKD), which enables the analysis of the microstructure of UFG and nanocrystalline materials using an SEM equipped with a standard EBSD system. The spatial resolution of this technique can reach 2 nm. This technique can be applied to a large range of materials that would be difficult to analyze using traditional EBSD. After presenting the experimental set up and describing the different steps necessary to realize a TKD analysis, examples of its use on metal alloys and minerals are shown to illustrate the resolution of the technique and its flexibility in term of material to be characterized.

This paper provides a detailed method to characterize the microstructure of ultra-fine grained and nanocrystalline materials using a scanning electron microscope equipped with a standard electron backscatter diffraction system. Metal alloys and minerals presenting refined microstructures are analyzed using this technique, showing the diversity of its possible applications.

توصيف محبب غاية في الدقة وNanocrystalline المواد عن طريق نقل كيكوتشي حيود

One of the challenges in microstructure analysis nowadays resides in the reliable and accurate characterization of ultra-fine grained (UFG) and ...

Processing of Bulk Nanocrystalline Metals at the US Army Research Laboratory

Given their potential for significant property improvements relative to their large grained counterparts, much work has been devoted to the continued development of nanocrystalline metals. Despite these efforts, the transition of these materials from the lab bench to actual applications has been blocked by the inability to produce large scale parts that retain the desired nanocrystalline microstructures. Following the development of a method proven to stabilize the nanosized grain structure to temperatures approaching that of the melting point for the given metal, the US Army Research Laboratory (ARL) has progressed to the next stage in the development of these materials - namely the production of large scale parts suitable for testing and evaluation in a range of relevant test environments. This report provides a broad overview of the ongoing efforts in the processing, characterization, and consolidation of these materials at ARL. In particular, focus is placed on the methodology used for producing the nanocrystalline metal powders, in both small and large-scale amounts, that are at the center of ongoing research efforts.

This paper provides a brief overview of the ongoing efforts at the Army Research Laboratory on the processing of bulk nanocrystalline metals with an emphasis on the methodologies used for the production of the novel metal powders.

تجهيز المعادن خوصات الأكبر في مختبر أبحاث الجيش الأمريكي

Given their potential for significant property improvements relative to their large grained counterparts, much work has been devoted to the continued ...

Methods of Ex Situ and In Situ Investigations of Structural Transformations: The Case of Crystallization of Metallic Glasses

We demonstrate the use of two nuclear-based analytical methods that can follow the modifications of microstructural arrangement of iron-based metallic glasses (MGs). Despite their amorphous nature, the identification of hyperfine interactions unveils faint structural modifications. For this purpose, we have employed two techniques that utilize nuclear resonance among nuclear levels of a stable 57Fe isotope, namely M&#246;ssbauer spectrometry and nuclear forward scattering (NFS) of synchrotron radiation. The effects of heat treatment upon (Fe2.85Co1)77Mo8Cu1B14 MG are discussed using the results of ex situ and in situ experiments, respectively. As both methods are sensitive to hyperfine interactions, information on structural arrangement as well as on magnetic microstructure is readily available. M&#246;ssbauer spectrometry performed ex situ describes how the structural arrangement and magnetic microstructure appears at room temperature after the annealing under certain conditions (temperature, time), and thus this technique inspects steady states. On the other hand, NFS data are recorded in situ during dynamically changing temperature and NFS examines transient states. The use of both techniques provides complementary information. In general, they can be applied to any suitable system in which it is important to know its steady state but also transient states.

Methods of Ex Situ and In Situ Investigations of Structural Transformations: The Case of Crystallization of Metallic Glasses

Here, we present a protocol to describe ex situ and in situ investigations of structural transformations in metallic glasses. We employed nuclear-based analytical methods which inspect hyperfine interactions. We demonstrate the applicability of M&#246;ssbauer spectrometry and nuclear forward scattering of synchrotron radiation during temperature-driven experiments.

أساليب الموقع السابقين والتحقيق في عين المكان للتحولات الهيكلية: حالة بلورة نظارات معدنية

We demonstrate the use of two nuclear-based analytical methods that can follow the modifications of microstructural arrangement of iron-based metallic ...