Экспериментальное оборудование Лаборатории геохимии мантии Земли.
1. Высокотемпературная установка с регулируемой летучестью кислорода.
Высокотемпературная установка предназначена изучения фазовых превращений и окислительно-восстановительных реакций в железосодержащих силикатных расплавах при давлении 1 атм и температурах до 1500°С. Установка позволяет отжигать образцы в контейнерах диаметром до 20 мм. Необходимый режим кислорода в рабочем объеме печи поддерживается путем пропускания газовых смесей заданного состава.
Установка состоит из двух основных блоков: 1) высокотемпературной печи (Рис. 1а., 1в.), 2) системы приготовления газовых смесей заданного состава (Рис. 1б.).
Рис.1а. Высокотемпературная печь.
Рис.1б. Система смешивания газов.
Рис.1в. Схематическое устройство печи.
1 – устройство для поднятия трубки с образцом над печью;
2 – пробка верхней крышки;
3 – верхняя крышка трубки с оребрением в виде радиатора;
4 – корундовая трубка-муфель;
5 – 2-канальная трубка с термопарой;
6 – нагреватели;
7 – регулирующая термопара;
8 – контрольная термопара;
9 – подвешенный в платиновом контейнере тигель с образцом;
10 – нижняя крышка трубки;
11 – окно в нижней крышке трубки со светофильтром;
12 – зеркало для визуального наблюдения.
Высокотемпературная печь имеет рабочий муфель в виде вертикальной керамической трубки из вакуум плотного корунда с внутренним диаметром 30 мм и длиной 710 мм. Центральная нагреваемая часть трубки составляет 350 мм. Регулировка и поддержание необходимой температуры в рабочей камере печи осуществляется с помощью терморегулятора ТП403 «Варта», который позволяет автоматически изменять температуру в процессе эксперимента по заранее введенной программе.
2. Высокотемпературная высокочастотная печь (устройство сплавления порошковых проб).
Устройство предназначено для подготовки проб оксидных материалов для рентгеновского спектрального анализа способом сплавления с использованием высокочастотного индукционного нагрева тигля и механизированным разливом пробы в изложницу.
Сплавление происходит в графитовом тигле диаметром 35 мм при температуре до 1400°C.
Рис.2. Высокотемпературная высокочастотная печь.
3. Высокотемпературная муфельная печь.
Печь для сплавления и отжига образцов, объем 200*200*250 мм с нагревателями из хромидлантана. Рабочий диапазон температур – до 1600°C. Доработана для создания в рабочем объеме восстановительной атмосферы (Ar, N2).
Рис.3. Высокотемпературная муфельная печь.
4. Установка высокого давления с внутренним нагревом конструкции Е.Б. Лебедева.
Установка предназначена для высокотемпературных исследований до значений давления 400 МПа (4 кбар) и температуры 1350°C.
Диаметр рабочей полости 40 мм. Сжимаемый газ: Ar, N2.
Рис.4а. Внешний вид установки.
Рис.4б. Газовая бомба.
5. Установка высокого давления внутреннего нагрева УВД-ВН 10000/1400.
Установка предназначена для высокотемпературных исследований до значений давления 1000 МПа (10 кбар) и температуры 1400°C.
Диаметр рабочей полости 20 мм. Сжимаемый газ: Ar, N2.
Рис.5а. Компрессор.
Рис.5б. Газовая бомба.
6. Установка высокого давления типа цилиндр-поршень конструкции Слуцкого.
Установка предназначена для высокотемпературных исследований до значений давления 2000 МПа (20 кбар) и температуры 1450°C.
Образец помещается в платиновую ампулу диаметром 5 мм.
Рис.6а. Установка высокого давления типа цилиндр-поршень
конструкции Слуцкого.
Рис.6б. Схема ячейки аппарата высокого давления типа цилиндр–поршень.
1 – поршень;
2 – верхнее медное контактное кольцо;
3 – свинцовая фольга;
4 – флюоритовая втулка;
5 – графитовый нагреватель;
6 – верхний пирофиллитовый вкладыш;
7 – вкладыш из нитрида бора;
8 – ампула с образцом;
9 – термопара;
10 – малый пирофиллитовый вкладыш;
11 – нижний пирофиллитовый вкладыш;
12 – нижнее медное контактное кольцо;
13 – изолирующие пирофиллитовые кольца;
14 – токоввод;
15 – камера высокого давления.
7. Установка высокого давления типа «наковальня с лункой».
Пресс с усилием до 500 тонн для проведения экспериментов при высоких давлениях и температурах типа «наковальня с лункой» (Рис.7а.). Позволяет достигать давления до 6-8 ГПа (60-70 кбар) и температуры до 1400°С.
Установка типа «наковальня с лункой» с тороидным уплотнением включает в себя следующие блоки: аппарат НЛ с фасонными силовыми матрицами из твердого сплава карбида вольфрама (Рис.7б.); ячейку с внутренним нагревателем электросопротивления; гидравлический пресс с гидроприводом; систему измерения давления, а также автоматического регулирования и измерения температуры.
Рис.7а. Установка высокого давления типа "наковальня с лункой".
Рис.7б. Схема камеры твердофазового аппарата типа «наковальня с лункой»–тороид.
1 – штуцер системы охлаждения;
2 – кольца, поддерживающие наковальню;
3 – наковальня;
4 – реакционный объем;
5 – подставка;
6 – система поддержки подставки;
7 – уплотнение;
8 – корпус.
8. Высокотемпературная центрифуга.
Высокотемпературная центрифуга (температура до 1400C, ускорение до 3000 g) для исследований динамики разделения фаз в зонах частичного плавления мантии Земли, условий сегрегации металлической фазы в зонах плавления ранней мантии при формировании металлического ядра.
Рис.8. Высокотемпературная центрифуга.
