ruby fluorescence pressure scale
简介
红宝石(Al2O3+0.5%Cr)的荧光谱中有两条强线R1和R2,其波长分别为694.2 nm和692.8 nm.R1和R2线的波长随压力增加而红移,利用这一特性标定压力叫做红宝石荧光压标.
1972年Forman等人使用相变压力已知的物质的相变点标定红宝石R1和R2线的红移速率,结果发现在2.3 GPa以下R1线和R2线的红移量与压力呈线性关系,它们的红移率分别为7.7±0.3和8.4±0.3cm-1/GPa.
1975年Piermarini等人把红宝石粉与氯化钠粉一起装入高压腔中并用体积比为4:1的甲乙醇混合液做传压介质,在室温与低于19.5 GPa的各种压力下(其中10.4GPa以下为静水压,10.4GPa以上为准静水压)测量氯化钠的晶格常数和R1线的波长,用氯化钠晶格常数随压力的变化和Decker的氯化钠状态方程重新标定红宝石R1线的压力关系.标定结果为,压力p与R1线的波长红移呈良好的线性关系,斜率为dp/dλ=(0 .02740±0 .00016)GPa /nm.这一关系已作为荧光测压的标准用于室温下标定20GPa以下的压力.
1978年毛河光(H·K·Mao)等人把红宝石压标扩展到100GPa.他们用压力热效应小的物质铜、银、钼、钯的激波实验数据,算得室温下的等温状态方程作为标准,在非静水压下重新标定红宝石R1线随压力的位移,得到经验公式

式中λp和λ0分别为高压下和一个大气压下R1线的波长.在20 GPa以下此公式与Piermarini的结果一致,毛河光的这一关系式在直到100 GPa的非静水压条件下得到了广泛的应用.
红宝石作为测压物质具有压力系数大,谱线窄,背底弱,比强度高,化学稳定性好等优点,其不足之处是,具有R1和R2荧光双线结构,温度系数大.室温附近R1线的温度系数为0 .0068nm/℃,因此在使用红宝石荧光测压时必须注意环境温度的变化.