Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Bu madde olması gerekenden az içermektedir veya içermemektedir. (Nisan 2022) |
Bu madde, uygun değildir. (Ocak 2016) |
Elmas tabanlı hücreler (İngilizce: diamond anvil cell, Kısaca: DAC), bilimsel deneylerde kullanılan bir cihazdır. Yüksek basınçlarda, çok küçük yapıdaki maddelerin(milimetre altı) sıkıştırılmasını sağlar öyle ki 600 gigapascal'a (6000000 bar/6 milyon atmosfer basıncı) kadar sıkıştırabilecek basınç uygulayabilir.
Bu cihaz, gezegenin en dip yerlerinde basınçla oluşan materyallerin oluşturulmasına imkân sağladığı için kullanılıyordu ve bu yeniden yaratılan materyaller normal basınç gözlenemeyen materyallerdi. Göze çarpan örnekler arasında moleküler olmayan buz, X, polimetrik nitrojen ve (düşük basınçta etkisiz bir gaz) örnek verilebilir.
Bu cihaz karşılıklı iki elmaslardan (tabanı düz elmaslar arasında sıkıştırılmış bir örnek) oluşuyor. normal basınç koşulları altında bilinen referans materyalleri kullanarak basınç gözlenebilir. Ortak basınç standartları yakut,floresan ve yapı bakımından çeşitli basit metaller içerir. Örneğin, bakır veya platinyum. DAC cihazı tarafından uygulanan bu tek eksenli basınç düzgün dönüştürülebilir ortalama verici bir basınç kullanılarak. Örneğin, argon,zenon,hidrojen,helyum, veya metanol etanol karışımı. Conta ve iki elmas altlığı ile verici ortalama basınç çevrilir. Görülebilir ışık ve x ray ışını sayesinde elmas içindeki örnek gözlenebilir ve aydınlatılabilir. Böylelikle, X-ray ışın kırınımı ve flüorışıması; optiksel emilim ve ışıldanım; Mössbauer, Raman ve Brilloin saçılımı; pozitron yok oluşu ve diğer sinyaller yüksek basınç altında materyalden ölçülebilir. Manyetik ve mikrodalga alanları hücrenin nükleer manyetik resonansını, ve diğer manyetik ölçümlerine izin verir ve dışarıdan olarak uygulanabilir. Örneğin birkaç bin dereceye kadar ısıtılmışçasına imkân verir elektrotlar ilave edilmiş örneğin elektriksel ve ölçümleri. 7000 kelvin ve yukarısı olan çok yüksek sıcaklıkların uyarılmış lazer ısısı ve çok düşük kelvinlere soğutulması ile ispatlanmıştır.
İlke
Elmas hücre altlığının süreci basit bir ilkeye dayanır;
P= Basınç
A= Alan
Böylelikle, numunenin geniş bir alanına uygulanan büyük bir kuvvet yerine numunenin küçük bir alanına uygulanan hafif bir kuvvetin ile yüksek basınç uygulanabilmesi başarılmıştır.
Deformasyonu için ve kuvvet uygulayan altlığın bozulmasını en aza çekmek için, onlar çok sert ve adeta sıkıştırılamaz maddelerden mesela elmastan oluşmalıdırlar.
Tarihçe
Ekstrem koşullarda, yüksek derecede ve yüksek basınçta yapılan materyal çalışmaları bu koşullara ulaşmak ve maddelerin davranışlarını ekstrem ortamlardayken derinlemesine incelemek için geniş bir tekniksel sıralama kullanılır.
Percy Williams Bridgman 20. yüzyılın ilk yarısındaki, yüksek basınç araştırmalarının bir öncüsüdür. 20. Yüzyıl manivela kolu ile diğerine baskılanmış ve küçük düz alanlı bir yüzeyin yüksek basınç alanı ile onun geliştirdiği karşılıklı elmas tabanlarının oluşturduğu bütünün devrim yarattığı bir zamandı.
Bu tabanlar oluşurdu (WC). Bu cihaz, çok küçük basınçlarda bile çalışıyor ve elektriksel dirençte sıkıştırılabilir ölçümlerde kullanılıyordu. Elmas tabanlı hücreler birdgman tabanlarına benzerlik gösterir. Ama, tabanlar kırılmadan mümkün mertebe yüksek basınçta sonuç alabilmek için, onlar en sert materyal olarak bilinen; kristal elmaslardan oluşuyordu.
İlk prototip basınç çeşitliliği açısından sınırlydınve basıncı kalibre etmek için güvenilir bir yol yoktu. Bridgman tabanlarından sonra gelen elmas tabanlı yapılar çok yönlü basınç üretebilen cihazlar oldu.
Bu cihazlar tek bir özelliğe sahipti. Bu özellik ise diğer basınç cihazlarından ayrı olarak oluşturulmuştu. Bu, ilk yüksek basınç ile ilgili çalışan öncülere yüksek basınç esnasında, bir materyalin özelliklerinin direkt olarak etkili bir şekilde gözlenebilmesine olanak sağladı. Sadece bir mikroskop, evre sınırları, renk değişimleri ve yeniden kristalleşme kullanımı, x-ray kırınımlarına veya spektroskopik ölçümleri ve sonradan ortaya çıkan analizler olmaksızın, hemen görülebilmesini sağladı.
Alvin Van Valkenburg IR spektroskopiler hazırlarken ve elmas yüzeylerinin dizilimlerini kontrol ederken, elmas tabanlı hücreleri keşfetti.
Elmas hücresi Charles E. Weir, Ellis R. Lippincott ve Elmer N. Bunting tarafından Ulusal Standartlar Bürosu (NBS) de oluşturuldu. Grup içindeki her bir üye elmas hücrelerinin farklı uygulamalarına odaklandı. Van gözlem yapmaya, Charles XRD üzerinde, Ellis IR spektroskopisi üzerine odaklanmıştı. İşbirliği William A. Bassett and Taro Takahashi (Rochester Üniversitesi) gibi üniversite araştırmacıları ile başlamadan önce grup her birinin tekniklerine göre inşa edildi. Elmas tabanlı hücrelerin kullanıldığı deneyler sırasında, örnek tabanı düz, baskılanmış elmas yüzeylerinin arasına konuldu. Elmas yüzeyleri birbirine çok yakın bir şekilde bastırıldığı için, numune baskılanmış ve merkezinden dışarı doğru preslenmiş oluyordu.
Bileşenleri
Birçok farklı DAC tasarımları var ama bunların hepsi 4 ana bileşende oluşuyor.
Kuvvet üreten cihazlar
Kullanımı için ya bir kaldıraç koluna, sıkma vidaya, pnömatik ya da hidrolik basıncına dayalı olarak kullanılır.
Tüm durumlarda, kuvvet, tek eksenli ve iki altlık masaları temel alınarak uygulanır.
Birbirine Zıt Tabanlı Elmaslar
Çok değerli niteliğe sahip taşlar, genellikle 16 yüzü bulunan kusursuz yüzlerden oluşur. Bunlar genellikle 1/3 karata 1/8 (25–70 mg) Uç tabloya bir hekzadekanol bir yüzeye paralel bir zeminleri vardır ve cilalıdır. İki elmas ucunun birbirlerine bakan ve basıncı homojen üretmek için ve tehlikeli basıncı engellemek için birbirlerine paralel olması gerekir. Özel olarak seçilen belirli tabanlar için gerekli ölçümler, örneğin düşük elmas emme lüminesans karşılık gelen deneyler de gereklidir.
Conta
Elmas tabanlı hücrelere deneylerinde kullanılan contalar çok ince metal folyolardır. (Folyoların yaklaşık kalınlıkları 0.3mm) bunlar iki elmas arasına yerleştirilmiştir. Contalar için istenen malzemeler, renyum ya da tungsten gibi güçlü sert metaller bulunmaktadır. Çekil sık sık deneylerde aşırı basıklara gitmemiş ucuz bir alternatif olarak kullanılır. Yukarıda sözü edilen maddeler, radyal geometrilerde X ışını geçiren contalarda kullanılamaz. X ışınına karşı şeffaf değildir ve bu şekilde conta yoluyla eğer X ışını contadan geçen gerekli kılınırsa o zaman daha parlak maddeler mesela berilyum, bor nitrid, [11] bor [12] ya da elmas [13] ile bir conta olarak kullanılır.
Contalar elmasların kullanımında sunulu ve bir delik çentik merkezinde delinir.
Bu kapalı alanı oluşturarak sıvı içinde basınç altındayken suya daldırılır. Contalar tarafından örnek odasında yaratılır ve bu ayrıca sıvılar ve gazlar içinde basınç altında çalışabilir.
Contalar elmasların kullanımında sunulu ve bir delik çentik merkezinde delinir. Bu kapalı alanı oluşturarak sıvı içinde basınç altındayken suya daldırılır.
Contalar tarafından örnek odasında yaratılır ve bu ayrıca sıvılar ve gazlar içinde basınç altında çalışabilir.
Orta Basınç İletimi
Basınç verici ortamı örnek odasını dolduran ve uygulamalı kuvvet ileten sıkıştırılabilir sıvıdır. Numune boyunca zorlanma,değişim farklı davranışlar çarpık gözlemlere yol açabilir. Çünkü hidrostatik basınç yüksek basınç deneyleri için tercih edilir. Bazı deneylerde gerilme ve şekil ilişkileri incelenmiş ve hidrostatik olmayan kuvvetlerin etkileri amaçlanmıştır. İyi bir yüksek basınç ortamı yüksek basınca yumuşak, sıkıştırılabilirlik sağlayacaktır.
- Gazlar: He, Ne, Ar, N2
- Sıvılar: 4 /1 oranında methanol ethanol karışımı, silikon yağı, fluorinert, Daphne 7474 sikloheksan
- Katılar: NaCl
Mevcut tekniklerin tam kapsamlı William Bassett tarafından bir ağaç şemada özetlenmiştir. Bu tekniklerin her türlü kullanma yeteneği ilk görsel gözlemleri ile ortaya konmuştur ki bu elmaslar sanal gözlemler ile ilk kez ispatlanmıştır.
Basınç Ölçümü
İki ana basınç ölçeği statik yüksek basınç deneylerinde kullanılır ki bu deneyler hâl denklemi olarak bilinen bir materyalin X-ışınları kırılmasıdır.1968'deki, ilk prensipler tarafından belirlenmiş olan sıkıştıralabilirlik ilk NaCl ile başlamıştır. Bu basınç ölçme metodunun önemli tehlikesi X-ışınlarına ihtiyacınız oluşudur. Birçok deney X-ışınları ve bu sunumlar ana güvenilmez davranışları hem planlanan deneylere hem de ışın kırılması deneylerinde ihtiyaç duymaz. 1971 yılında, NBS yüksek basınçlı grup basıncının belirlemek için bir spektroskopik yöntem kuruldu. Bu kolay bir NaCl artığına karşı kalibre edilmiş, yakut floresans emisyon dalga boyu basıncı aracılığı ile değiştirilebilir olduğu tespit edilmiştir. Bir kez basınç oluşturabilme ve ölçebilme hızların hücrelerin en yükseğe gidebilmeleri bir hızla kapışma haline geldi. Güvenilir bir basınç ölçeği ihtiyacı bu yarış sırasında daha da önemli hale geldi. Cu, Mo, Pd ve Ag için sıkıştırılabilirlik için şok dalga verileri şu anda mevcut olan ve mBar basınca kadar devletlerin denklemlerini tanımlamak için kullanılabilir. Bu basınçlar şu ölçekler kullanarak bildirildi: 1985 yılında 1976 yılında 1.2 mBar, 1979 yılında 1,5 mBar, 2.5 mBar ve 1987 yılında 5.5 mBar.Günümüzde her iki yöntemler sürekli olarak kullanıldı. Ancak, yakut yöntemi daha az güvenilir yüksek sıcaklıktır. Sıcaklık ve basınç, malzeme örgü parametrelerini etkileyen iki parametreyi ayarlarken devletin iyi tanımlanmış denklemlere ihtiyacı vardır.
Kullanım
Elmas tabanlı hücrelerin icadından önce, statik yüksek basınçlı aparatının birkaç ton ağırlığında ve büyük özel laboratuvarlarda gerekli büyük hidrolik presler eşliğinde olması gerekliydi. DAC’ın sadeliği ve küçüklüğü çok geniş çeşitli deneylerde yerleştirilebilir oluşu anlamına geliyordu. Bazı çağdaş DAC’lar düşük sıcaklıklı ölçümler için kolayca bir kaba sığabilir ve süper iletken elektromıknatısların kullanımı için. Sert olmasının yanı sıra, elmaslar ultraviyole ve hafif X ışınlarının dışında ışınların gamma kızıl ötesi elektromanyetik spektrumun geniş, şeffaf olması avantajına sahipti. Bu DAC’ı spektroskopik deneyler için sert X-ışınları kullanılarak kristalografik çalışmalar için uygun bir cihaz yapar.
Elmas tabanın bir varyantı, hidrotermal elmas tabanlı hücresi (HDAC), sulu sıvılarla, silikat eriyiklerinin, karışmayan sıvı, jeolojik basınçlarda ve ısılarda, mineral çözünürlük ve sulu sıvı türleşmenin çalışma için deney petroloji / jeokimyadaki kullanılır. Çözelti içinde HDAC zaman sinkrotron ışık kaynağı teknikleri XANES ve EXAFS kullanılarak çözelti içinde, sulu kompleksleri incelemek için kullanılan HDAC’ın tasarımı DAC’a çok benzer olan, fakat sıvıları çalışmak için optimize edilmiştir.
Yenilikçi kullanımları
Elmas tabanlı hücrelerin yenilikçi kullanımı, yüksek basınç altında sürdürülebilirlik ve yaşam dayanıklılık test eder. Bu yenilikçi kullanımı gezegenlerin yaşam arayışında kullanılabilir. DAC gezegenlerin hayat test için geçerlidir nedenlerinden biri panspermia, yıldızlararası yolculuk şeklidir. Panspermia oluştuğunda, orada etkisi üzerine yüksek basınç ve DAC, bu baskıyı çoğaltabilirsiniz. DAC gezegenlerin hayat test için geçerlidir. Diğer bir nedeni yaşam için potansiyele sahip gezegen organları kendi yüzeyinde çok yüksek basınca sahip olmasıdır.
Anurag Sharma, Washington Carnegie Enstitüsü'nde bir jeokimyacı James Scott, bir mikrobiyolog ve diğerleri bu yenilikçi uygulamayı kullanarak DAC ile bir deney gerçekleştirdi. Amaçları mikropları test etmek ve onlar hayat işlemlerini yapabilir basınç altında hangi düzeyde keşfetmek oldu. Deney 16.000 'den fazla kez Dünya'nın yüzeyinin basıncının 1.6 GPa, altında gerçekleştirildi (Dünya'nın yüzey basıncı 985 hPa). Deney, bir film bakteri, özellikle Escherichia coli ve Shewanella oneidensis bir çözeltisinin yerleştirilmesi ve DAC’i yerleştirerek başladı. Daha sonra, basınç 1.6 GPa yükseltildi. Bu basınç yükseltildi ve 30 saat boyunca devam etti, bakterilerin sadece yaklaşık %1 hayatta kaldı ve deneyci daha sonra çözeltiye bir boya ilave etti. Hücreler özellikle format yıkarak, sıkma atlattı ve yaşam süreçlerini yürütebilecek olsaydı, boya 1.6 GPa deney sırasında DAC buz-IV, bir oda sıcaklığı buz çözümü çıktı ki böyle büyük basınçtır. Bakterilerin buz formatı bozuldu ve zaman sıvı cepleri nedeniyle kimyasal reaksiyon oluşturur olacaktı. Bakteriler de onların kuyrukları ile DAC yüzeyine yapışmak başardı.
Ancak, bu deneyde bazı şüpheler vardır. İnsanlar format kırmayı basit sürecini yürüten yaşayan bakteriler dikkate yeterli olup olmadığını tartışıyorlar. Art Yayanos, La Jolla, California‘da bulunan Oceanography’deki Scripps Enstitüsü bir okyanus grafikçisi ‘Bir organizma yeniden üretilebiliyorsa, o organizma yaşayan bir canlı olarak düşünülmelidir.’ görüşüne inanıyor. DAC deneyindeki diğer bir konu ise yüksek basınçlar meydana geldiğinde, orada genellik mevcut yüksek sıcaklıklar meydana gelir. Ama bu deneyde yoktu. Bu deney oda sıcaklığında gerçekleştirildi ki bazı sonuçların şüphelere neden olduğu şey sıcaklıktı.
Şüpheciliğin geçen on yılı boyunca, bağımsız araştırma gruplarından alınan yeni sonuçlar Sharma ve ark gerçekliğini göstermiştir (2002). Bu önemli bir adımdır ki çevresel aşırıcı çalışmalarının eski sorunlara deneyler boyunca getirdiği yeni bir yaklaşımdır. Neredeyse 600MPa basınca(son 10 yılda gösterilen veya dağınık yayınlar boyunca geçerliliği olan) kadar hayatta kalan mikrobiyal yaşamın olup olmadığına dair hiçbir tartışma yoktur.
Tekli kristal X-ışını kırınımı
Elmas tabanlı hücrelerin deneylerindeki tek iyi kristal kırınım dikey eksende döndürmek için (omega) örnek aşaması gerektirir . Çoğu elmas tabanlı hücre, hücrelerin yüksek açılarla döndürülmesine izin verecek bir büyük açılış özelliği yoktur, bir 60 derece açılması çoğu zaman kristaller için yeterli kabul edilir fakat daha büyük açılar da mümkündür. Rochester Üniversitesinden mezun olan bir öğrenci (Leo Merrill) tarafından tekli kristal deneylerinde ilk kez kullanıması için dizayn edildi. Hücre berilliyum yuvaları(ki onlara elmaslar oturturuldu) ile Hücrede her şeyi tutan vidalar ve kılavuz pimleri ile basınç altında tutuldu.
Yüksek Sıcaklık Teknikleri
Elmas tabanlı hücrelerde ısıtma tipik olarak iki vasıtasıyla, yani harici veya dahili ısıtma ile yapılır. Harici ısı tabanların ısıtılması olarak tanımlanır ve elmas çevresinde ya da hücre gövdesinin etrafına yerleştirilir ve bu dirençli ısıtıcı bir dizi içerir. Tamamlayıcı yöntem contaları sıcaklığını değiştirmek ve örnek odası ve lazer ısıtma içine yerleştirilen ince dirençli ısıtıcıları içermez. Isıtma dirençlerin asıl avantajı olan termokuplelerle sıcaklığının kesin bir ölçüm olduğunu, ancak sıcaklık aralığı 700 °C 'de hava içinde oksit olacağını bilmek gerekir. Elmas özellikleri ile sınırlıdır, 1000 °C de bir atıl atmosfer kullanımı üzerinde bu aralığını genişletebilir. Lazer ile örnek ısıtma 5000 °C'nin üzerinde sıcaklığa ulaşması, ancak bir lazer ısıtma sistemi kullanılırken ölçülebilir. (minimum sıcaklık ~ 1200 °C) ve ölçüm çok daha az hassas olabilir. Sistemler ikisinin kombinasyonu ile 6000K ötesinde oda sıcaklığı ile incelenebilir, böylece dirençli ısıtma gelişmeler iki teknik arasındaki boşluğa dayanır.
Elmas Tabanlı Hücrelere Gaz Dolumu
İlke
Herhangi bir yüksek basınç deneylerinde basın iletim görseli önemli bir bileşendir. Görsel örnek 'bölme' içinde boşluğu doldurur ve basınç örnek üzerine görsele iletilmesi geçerlidir. İyi bir yüksek basınçlı deneyde, ortam, numune üzerindeki basıncın homojen bir dağılımının muhafaza edilmesi gerekmektedir. Diğer bir deyişle, görsel numunenin sıkıştırılabilirliğinin sabit korumak için hidrostatik de kalması şarttır. Ortam ileten bir basınç görseli onun hidrostatiğini kaybederse bir kez, basıncın artması ile artan ortamlarda basınç da artar. Bu değişim ölçüsü örneği çok fazla etkiler. Ortam aynı zamanda örnek ile etkileşim için atıl olması ve yüksek basınç altında stabil olmalıdır. Lazer ısılı deneyler için, orta düşük ısıl iletkenliğe sahip olmalıdır. Bir optiksel teknik çalıştırılabiliyorsa, X-ışını kırınımı ve optiksel saydamlık orta derecede olmalıysa, orta zayıf bir X-ışını saçıcı olmalıdır.
Çok yaygınca kullanılan bazı basınç aktarım medyaları sodyum klorür, silikon yağı ve 4 /1 oranın metanol ve etanol olmuştur. Sodyum klorür dolması ve yüksek sıcakık deneylerinde kullanılması için basittir çünkü o iyi bir termal yalıtkan olarak davranır. Metanol-etanol karışımı iyi bir hidrostatik gösterir yaklaşık 10GPa ve yaklaşık 15GPa' yı aşmayan suyun ilavesi ile.
Eğer örnek hidrofobik veya hidroksi bileşenlerine hassas ise silikon yağı tercih edilir ki onlar düşük basınç da (15GPa) hidrostatiksel olarak davranır. Ama, tüm medyalar kaybeder göreceli düşük basınçtaki hidrostatikliğini nadir gazlar ile karşılaştırıldığında.10GPa’ yı aşan basınç deneyleri için, soygazlar tercih edilir. Soy gazlar, örneğin, helyum,neon ve argon optiksel geçirgen, termal yalıtkan ve küçük X-ışın serpilmelerine sahiptir. Argon lazer ısısını kapsama deneyleri için kullanılır çünkü P kimyasal olarak yalıtkandır.
Ayrıca bakınız
Alıntılar
- ^ "Improved diamond anvil cell allows higher pressures Physics World November 2012". 2 Ocak 2018 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 21 Mayıs 2015.
- ^ Jayaraman, A. (1986). "Ultrahigh pressures". Reviews of Scientific Instruments. 57 (6). s. 1013. Bibcode:1986RScI...57.1013J. doi:10.1063/1.1138654.
Harici Bağlantı
- . 2 Mart 2013 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Mayıs 2009.
wikipedia, wiki, viki, vikipedia, oku, kitap, kütüphane, kütübhane, ara, ara bul, bul, herşey, ne arasanız burada,hikayeler, makale, kitaplar, öğren, wiki, bilgi, tarih, yukle, izle, telefon için, turk, türk, türkçe, turkce, nasıl yapılır, ne demek, nasıl, yapmak, yapılır, indir, ücretsiz, ücretsiz indir, bedava, bedava indir, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, resim, müzik, şarkı, film, film, oyun, oyunlar, mobil, cep telefonu, telefon, android, ios, apple, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, pc, web, computer, bilgisayar
Bu madde olmasi gerekenden az ic baglanti icermektedir veya hic icermemektedir Lutfen bu sayfadan ilgili maddelere ic baglanti vermeye calisin Nisan 2022 Bu madde Vikipedi bicem el kitabina uygun degildir Maddeyi Vikipedi standartlarina uygun bicimde duzenleyerek Vikipedi ye katkida bulunabilirsiniz Gerekli duzenleme yapilmadan bu sablon kaldirilmamalidir Ocak 2016 Elmas tabanli hucreler Ingilizce diamond anvil cell Kisaca DAC bilimsel deneylerde kullanilan bir cihazdir Yuksek basinclarda cok kucuk yapidaki maddelerin milimetre alti sikistirilmasini saglar oyle ki 600 gigapascal a 6000000 bar 6 milyon atmosfer basinci kadar sikistirabilecek basinc uygulayabilir Elmas hucre tabaninin oz yapisi Elmasin boyutu en fazla birkac milimetredir Bu cihaz gezegenin en dip yerlerinde basincla olusan materyallerin olusturulmasina imkan sagladigi icin kullaniliyordu ve bu yeniden yaratilan materyaller normal basinc gozlenemeyen materyallerdi Goze carpan ornekler arasinda molekuler olmayan buz X polimetrik nitrojen ve dusuk basincta etkisiz bir gaz ornek verilebilir Bu cihaz karsilikli iki elmaslardan tabani duz elmaslar arasinda sikistirilmis bir ornek olusuyor normal basinc kosullari altinda bilinen referans materyalleri kullanarak basinc gozlenebilir Ortak basinc standartlari yakut floresan ve yapi bakimindan cesitli basit metaller icerir Ornegin bakir veya platinyum DAC cihazi tarafindan uygulanan bu tek eksenli basinc duzgun donusturulebilir ortalama verici bir basinc kullanilarak Ornegin argon zenon hidrojen helyum veya metanol etanol karisimi Conta ve iki elmas altligi ile verici ortalama basinc cevrilir Gorulebilir isik ve x ray isini sayesinde elmas icindeki ornek gozlenebilir ve aydinlatilabilir Boylelikle X ray isin kirinimi ve fluorisimasi optiksel emilim ve isildanim Mossbauer Raman ve Brilloin sacilimi pozitron yok olusu ve diger sinyaller yuksek basinc altinda materyalden olculebilir Manyetik ve mikrodalga alanlari hucrenin nukleer manyetik resonansini ve diger manyetik olcumlerine izin verir ve disaridan olarak uygulanabilir Ornegin birkac bin dereceye kadar isitilmiscasina imkan verir elektrotlar ilave edilmis ornegin elektriksel ve olcumleri 7000 kelvin ve yukarisi olan cok yuksek sicakliklarin uyarilmis lazer isisi ve cok dusuk kelvinlere sogutulmasi ile ispatlanmistir IlkeElmas hucre altliginin sureci basit bir ilkeye dayanir F Uygulanan kuvvet P Basinc A Alan Boylelikle numunenin genis bir alanina uygulanan buyuk bir kuvvet yerine numunenin kucuk bir alanina uygulanan hafif bir kuvvetin ile yuksek basinc uygulanabilmesi basarilmistir Deformasyonu icin ve kuvvet uygulayan altligin bozulmasini en aza cekmek icin onlar cok sert ve adeta sikistirilamaz maddelerden mesela elmastan olusmalidirlar TarihceGaithersburg daki NIST muzesinde yer alan ilk elmas hucre tabani ve yukaridaki resimde merkezi sikistirma kismi gosterilmistir Ekstrem kosullarda yuksek derecede ve yuksek basincta yapilan materyal calismalari bu kosullara ulasmak ve maddelerin davranislarini ekstrem ortamlardayken derinlemesine incelemek icin genis bir tekniksel siralama kullanilir Percy Williams Bridgman 20 yuzyilin ilk yarisindaki yuksek basinc arastirmalarinin bir oncusudur 20 Yuzyil manivela kolu ile digerine baskilanmis ve kucuk duz alanli bir yuzeyin yuksek basinc alani ile onun gelistirdigi karsilikli elmas tabanlarinin olusturdugu butunun devrim yarattigi bir zamandi Bu tabanlar olusurdu WC Bu cihaz cok kucuk basinclarda bile calisiyor ve elektriksel direncte sikistirilabilir olcumlerde kullaniliyordu Elmas tabanli hucreler birdgman tabanlarina benzerlik gosterir Ama tabanlar kirilmadan mumkun mertebe yuksek basincta sonuc alabilmek icin onlar en sert materyal olarak bilinen kristal elmaslardan olusuyordu Ilk prototip basinc cesitliligi acisindan sinirlydinve basinci kalibre etmek icin guvenilir bir yol yoktu Bridgman tabanlarindan sonra gelen elmas tabanli yapilar cok yonlu basinc uretebilen cihazlar oldu Bu cihazlar tek bir ozellige sahipti Bu ozellik ise diger basinc cihazlarindan ayri olarak olusturulmustu Bu ilk yuksek basinc ile ilgili calisan onculere yuksek basinc esnasinda bir materyalin ozelliklerinin direkt olarak etkili bir sekilde gozlenebilmesine olanak sagladi Sadece bir mikroskop evre sinirlari renk degisimleri ve yeniden kristallesme kullanimi x ray kirinimlarina veya spektroskopik olcumleri ve sonradan ortaya cikan analizler olmaksizin hemen gorulebilmesini sagladi Alvin Van Valkenburg IR spektroskopiler hazirlarken ve elmas yuzeylerinin dizilimlerini kontrol ederken elmas tabanli hucreleri kesfetti Elmas hucresi Charles E Weir Ellis R Lippincott ve Elmer N Bunting tarafindan Ulusal Standartlar Burosu NBS de olusturuldu Grup icindeki her bir uye elmas hucrelerinin farkli uygulamalarina odaklandi Van gozlem yapmaya Charles XRD uzerinde Ellis IR spektroskopisi uzerine odaklanmisti Isbirligi William A Bassett and Taro Takahashi Rochester Universitesi gibi universite arastirmacilari ile baslamadan once grup her birinin tekniklerine gore insa edildi Elmas tabanli hucrelerin kullanildigi deneyler sirasinda ornek tabani duz baskilanmis elmas yuzeylerinin arasina konuldu Elmas yuzeyleri birbirine cok yakin bir sekilde bastirildigi icin numune baskilanmis ve merkezinden disari dogru preslenmis oluyordu BilesenleriBircok farkli DAC tasarimlari var ama bunlarin hepsi 4 ana bilesende olusuyor Kuvvet ureten cihazlar Kullanimi icin ya bir kaldirac koluna sikma vidaya pnomatik ya da hidrolik basincina dayali olarak kullanilir Tum durumlarda kuvvet tek eksenli ve iki altlik masalari temel alinarak uygulanir Birbirine Zit Tabanli Elmaslar Cok degerli nitelige sahip taslar genellikle 16 yuzu bulunan kusursuz yuzlerden olusur Bunlar genellikle 1 3 karata 1 8 25 70 mg Uc tabloya bir hekzadekanol bir yuzeye paralel bir zeminleri vardir ve cilalidir Iki elmas ucunun birbirlerine bakan ve basinci homojen uretmek icin ve tehlikeli basinci engellemek icin birbirlerine paralel olmasi gerekir Ozel olarak secilen belirli tabanlar icin gerekli olcumler ornegin dusuk elmas emme luminesans karsilik gelen deneyler de gereklidir Conta Elmas tabanli hucrelere deneylerinde kullanilan contalar cok ince metal folyolardir Folyolarin yaklasik kalinliklari 0 3mm bunlar iki elmas arasina yerlestirilmistir Contalar icin istenen malzemeler renyum ya da tungsten gibi guclu sert metaller bulunmaktadir Cekil sik sik deneylerde asiri basiklara gitmemis ucuz bir alternatif olarak kullanilir Yukarida sozu edilen maddeler radyal geometrilerde X isini geciren contalarda kullanilamaz X isinina karsi seffaf degildir ve bu sekilde conta yoluyla eger X isini contadan gecen gerekli kilinirsa o zaman daha parlak maddeler mesela berilyum bor nitrid 11 bor 12 ya da elmas 13 ile bir conta olarak kullanilir Contalar elmaslarin kullaniminda sunulu ve bir delik centik merkezinde delinir Bu kapali alani olusturarak sivi icinde basinc altindayken suya daldirilir Contalar tarafindan ornek odasinda yaratilir ve bu ayrica sivilar ve gazlar icinde basinc altinda calisabilir Contalar elmaslarin kullaniminda sunulu ve bir delik centik merkezinde delinir Bu kapali alani olusturarak sivi icinde basinc altindayken suya daldirilir Contalar tarafindan ornek odasinda yaratilir ve bu ayrica sivilar ve gazlar icinde basinc altinda calisabilir Orta Basinc Iletimi Basinc verici ortami ornek odasini dolduran ve uygulamali kuvvet ileten sikistirilabilir sividir Numune boyunca zorlanma degisim farkli davranislar carpik gozlemlere yol acabilir Cunku hidrostatik basinc yuksek basinc deneyleri icin tercih edilir Bazi deneylerde gerilme ve sekil iliskileri incelenmis ve hidrostatik olmayan kuvvetlerin etkileri amaclanmistir Iyi bir yuksek basinc ortami yuksek basinca yumusak sikistirilabilirlik saglayacaktir Gazlar He Ne Ar N2 Sivilar 4 1 oraninda methanol ethanol karisimi silikon yagi fluorinert Daphne 7474 sikloheksan Katilar NaCl Mevcut tekniklerin tam kapsamli William Bassett tarafindan bir agac semada ozetlenmistir Bu tekniklerin her turlu kullanma yetenegi ilk gorsel gozlemleri ile ortaya konmustur ki bu elmaslar sanal gozlemler ile ilk kez ispatlanmistir Basinc Olcumu Iki ana basinc olcegi statik yuksek basinc deneylerinde kullanilir ki bu deneyler hal denklemi olarak bilinen bir materyalin X isinlari kirilmasidir 1968 deki ilk prensipler tarafindan belirlenmis olan sikistiralabilirlik ilk NaCl ile baslamistir Bu basinc olcme metodunun onemli tehlikesi X isinlarina ihtiyaciniz olusudur Bircok deney X isinlari ve bu sunumlar ana guvenilmez davranislari hem planlanan deneylere hem de isin kirilmasi deneylerinde ihtiyac duymaz 1971 yilinda NBS yuksek basincli grup basincinin belirlemek icin bir spektroskopik yontem kuruldu Bu kolay bir NaCl artigina karsi kalibre edilmis yakut floresans emisyon dalga boyu basinci araciligi ile degistirilebilir oldugu tespit edilmistir Bir kez basinc olusturabilme ve olcebilme hizlarin hucrelerin en yuksege gidebilmeleri bir hizla kapisma haline geldi Guvenilir bir basinc olcegi ihtiyaci bu yaris sirasinda daha da onemli hale geldi Cu Mo Pd ve Ag icin sikistirilabilirlik icin sok dalga verileri su anda mevcut olan ve mBar basinca kadar devletlerin denklemlerini tanimlamak icin kullanilabilir Bu basinclar su olcekler kullanarak bildirildi 1985 yilinda 1976 yilinda 1 2 mBar 1979 yilinda 1 5 mBar 2 5 mBar ve 1987 yilinda 5 5 mBar Gunumuzde her iki yontemler surekli olarak kullanildi Ancak yakut yontemi daha az guvenilir yuksek sicakliktir Sicaklik ve basinc malzeme orgu parametrelerini etkileyen iki parametreyi ayarlarken devletin iyi tanimlanmis denklemlere ihtiyaci vardir KullanimElmas tabanli hucrelerin icadindan once statik yuksek basincli aparatinin birkac ton agirliginda ve buyuk ozel laboratuvarlarda gerekli buyuk hidrolik presler esliginde olmasi gerekliydi DAC in sadeligi ve kucuklugu cok genis cesitli deneylerde yerlestirilebilir olusu anlamina geliyordu Bazi cagdas DAC lar dusuk sicaklikli olcumler icin kolayca bir kaba sigabilir ve super iletken elektromiknatislarin kullanimi icin Sert olmasinin yani sira elmaslar ultraviyole ve hafif X isinlarinin disinda isinlarin gamma kizil otesi elektromanyetik spektrumun genis seffaf olmasi avantajina sahipti Bu DAC i spektroskopik deneyler icin sert X isinlari kullanilarak kristalografik calismalar icin uygun bir cihaz yapar Elmas tabanin bir varyanti hidrotermal elmas tabanli hucresi HDAC sulu sivilarla silikat eriyiklerinin karismayan sivi jeolojik basinclarda ve isilarda mineral cozunurluk ve sulu sivi turlesmenin calisma icin deney petroloji jeokimyadaki kullanilir Cozelti icinde HDAC zaman sinkrotron isik kaynagi teknikleri XANES ve EXAFS kullanilarak cozelti icinde sulu kompleksleri incelemek icin kullanilan HDAC in tasarimi DAC a cok benzer olan fakat sivilari calismak icin optimize edilmistir Yenilikci kullanimlari Elmas tabanli hucrelerin yenilikci kullanimi yuksek basinc altinda surdurulebilirlik ve yasam dayaniklilik test eder Bu yenilikci kullanimi gezegenlerin yasam arayisinda kullanilabilir DAC gezegenlerin hayat test icin gecerlidir nedenlerinden biri panspermia yildizlararasi yolculuk seklidir Panspermia olustugunda orada etkisi uzerine yuksek basinc ve DAC bu baskiyi cogaltabilirsiniz DAC gezegenlerin hayat test icin gecerlidir Diger bir nedeni yasam icin potansiyele sahip gezegen organlari kendi yuzeyinde cok yuksek basinca sahip olmasidir Anurag Sharma Washington Carnegie Enstitusu nde bir jeokimyaci James Scott bir mikrobiyolog ve digerleri bu yenilikci uygulamayi kullanarak DAC ile bir deney gerceklestirdi Amaclari mikroplari test etmek ve onlar hayat islemlerini yapabilir basinc altinda hangi duzeyde kesfetmek oldu Deney 16 000 den fazla kez Dunya nin yuzeyinin basincinin 1 6 GPa altinda gerceklestirildi Dunya nin yuzey basinci 985 hPa Deney bir film bakteri ozellikle Escherichia coli ve Shewanella oneidensis bir cozeltisinin yerlestirilmesi ve DAC i yerlestirerek basladi Daha sonra basinc 1 6 GPa yukseltildi Bu basinc yukseltildi ve 30 saat boyunca devam etti bakterilerin sadece yaklasik 1 hayatta kaldi ve deneyci daha sonra cozeltiye bir boya ilave etti Hucreler ozellikle format yikarak sikma atlatti ve yasam sureclerini yurutebilecek olsaydi boya 1 6 GPa deney sirasinda DAC buz IV bir oda sicakligi buz cozumu cikti ki boyle buyuk basinctir Bakterilerin buz formati bozuldu ve zaman sivi cepleri nedeniyle kimyasal reaksiyon olusturur olacakti Bakteriler de onlarin kuyruklari ile DAC yuzeyine yapismak basardi Ancak bu deneyde bazi supheler vardir Insanlar format kirmayi basit surecini yuruten yasayan bakteriler dikkate yeterli olup olmadigini tartisiyorlar Art Yayanos La Jolla California da bulunan Oceanography deki Scripps Enstitusu bir okyanus grafikcisi Bir organizma yeniden uretilebiliyorsa o organizma yasayan bir canli olarak dusunulmelidir gorusune inaniyor DAC deneyindeki diger bir konu ise yuksek basinclar meydana geldiginde orada genellik mevcut yuksek sicakliklar meydana gelir Ama bu deneyde yoktu Bu deney oda sicakliginda gerceklestirildi ki bazi sonuclarin suphelere neden oldugu sey sicaklikti Supheciligin gecen on yili boyunca bagimsiz arastirma gruplarindan alinan yeni sonuclar Sharma ve ark gercekligini gostermistir 2002 Bu onemli bir adimdir ki cevresel asirici calismalarinin eski sorunlara deneyler boyunca getirdigi yeni bir yaklasimdir Neredeyse 600MPa basinca son 10 yilda gosterilen veya daginik yayinlar boyunca gecerliligi olan kadar hayatta kalan mikrobiyal yasamin olup olmadigina dair hicbir tartisma yoktur Tekli kristal X isini kirinimi Elmas tabanli hucrelerin deneylerindeki tek iyi kristal kirinim dikey eksende dondurmek icin omega ornek asamasi gerektirir Cogu elmas tabanli hucre hucrelerin yuksek acilarla dondurulmesine izin verecek bir buyuk acilis ozelligi yoktur bir 60 derece acilmasi cogu zaman kristaller icin yeterli kabul edilir fakat daha buyuk acilar da mumkundur Rochester Universitesinden mezun olan bir ogrenci Leo Merrill tarafindan tekli kristal deneylerinde ilk kez kullanimasi icin dizayn edildi Hucre berilliyum yuvalari ki onlara elmaslar oturturuldu ile Hucrede her seyi tutan vidalar ve kilavuz pimleri ile basinc altinda tutuldu Yuksek Sicaklik Teknikleri Elmas tabanli hucrelerde isitma tipik olarak iki vasitasiyla yani harici veya dahili isitma ile yapilir Harici isi tabanlarin isitilmasi olarak tanimlanir ve elmas cevresinde ya da hucre govdesinin etrafina yerlestirilir ve bu direncli isitici bir dizi icerir Tamamlayici yontem contalari sicakligini degistirmek ve ornek odasi ve lazer isitma icine yerlestirilen ince direncli isiticilari icermez Isitma direnclerin asil avantaji olan termokuplelerle sicakliginin kesin bir olcum oldugunu ancak sicaklik araligi 700 C de hava icinde oksit olacagini bilmek gerekir Elmas ozellikleri ile sinirlidir 1000 C de bir atil atmosfer kullanimi uzerinde bu araligini genisletebilir Lazer ile ornek isitma 5000 C nin uzerinde sicakliga ulasmasi ancak bir lazer isitma sistemi kullanilirken olculebilir minimum sicaklik 1200 C ve olcum cok daha az hassas olabilir Sistemler ikisinin kombinasyonu ile 6000K otesinde oda sicakligi ile incelenebilir boylece direncli isitma gelismeler iki teknik arasindaki bosluga dayanir Elmas Tabanli Hucrelere Gaz Dolumu Ilke Herhangi bir yuksek basinc deneylerinde basin iletim gorseli onemli bir bilesendir Gorsel ornek bolme icinde boslugu doldurur ve basinc ornek uzerine gorsele iletilmesi gecerlidir Iyi bir yuksek basincli deneyde ortam numune uzerindeki basincin homojen bir dagiliminin muhafaza edilmesi gerekmektedir Diger bir deyisle gorsel numunenin sikistirilabilirliginin sabit korumak icin hidrostatik de kalmasi sarttir Ortam ileten bir basinc gorseli onun hidrostatigini kaybederse bir kez basincin artmasi ile artan ortamlarda basinc da artar Bu degisim olcusu ornegi cok fazla etkiler Ortam ayni zamanda ornek ile etkilesim icin atil olmasi ve yuksek basinc altinda stabil olmalidir Lazer isili deneyler icin orta dusuk isil iletkenlige sahip olmalidir Bir optiksel teknik calistirilabiliyorsa X isini kirinimi ve optiksel saydamlik orta derecede olmaliysa orta zayif bir X isini sacici olmalidir Cok yayginca kullanilan bazi basinc aktarim medyalari sodyum klorur silikon yagi ve 4 1 oranin metanol ve etanol olmustur Sodyum klorur dolmasi ve yuksek sicakik deneylerinde kullanilmasi icin basittir cunku o iyi bir termal yalitkan olarak davranir Metanol etanol karisimi iyi bir hidrostatik gosterir yaklasik 10GPa ve yaklasik 15GPa yi asmayan suyun ilavesi ile Eger ornek hidrofobik veya hidroksi bilesenlerine hassas ise silikon yagi tercih edilir ki onlar dusuk basinc da 15GPa hidrostatiksel olarak davranir Ama tum medyalar kaybeder goreceli dusuk basinctaki hidrostatikligini nadir gazlar ile karsilastirildiginda 10GPa yi asan basinc deneyleri icin soygazlar tercih edilir Soy gazlar ornegin helyum neon ve argon optiksel gecirgen termal yalitkan ve kucuk X isin serpilmelerine sahiptir Argon lazer isisini kapsama deneyleri icin kullanilir cunku P kimyasal olarak yalitkandir Ayrica bakinizAlintilar Improved diamond anvil cell allows higher pressures Physics World November 2012 2 Ocak 2018 tarihinde kaynagindan Erisim tarihi 21 Mayis 2015 Jayaraman A 1986 Ultrahigh pressures Reviews of Scientific Instruments 57 6 s 1013 Bibcode 1986RScI 57 1013J doi 10 1063 1 1138654 Harici Baglanti 2 Mart 2013 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 5 Mayis 2009