2019年12月9日,欧洲X射线自由电子激光设施(XFEL)网站报道,XFEL首次利用钻石对顶砧(DAC)进行极端条件实验,称此次实验是极端条件科学的里程碑,为高压研究开辟了新的视野。
钻石对顶砧属于高压研究人员使用的标准仪器。在其中,两个小的超硬钻石对顶砧压缩微小的样本,产生诸如地球内部普遍存在的压力。地球科学家可以模拟地球内部的状况,并获得有关地球核心和地幔的重要信息。
这些实验得益于XFEL发出的X射线激光的快速脉冲速率,它每秒可产生多达27,000次闪光。 德国电子同步加速器亥姆霍兹国际极限场束线小组负责人Cornelius Strohm说,这只有在XFEL设施中才有可能实现,只有XFEL可在短时间内连续提供足够数量的高能量X射线闪光。高光子能量为科学家提供了更多的细节,以便其更好地进行样品的结构分析。
在欧洲X射线自由电子激光设施的第一批钻石对顶砧实验中,该团队最初将重点放在系统研究上,作为未来实验的基础。例如,研究人员用自由电子激光设施的超强X射线脉冲测试了钻石对顶砧是否能够承受多次照射,样品是否以及如何能够被第一个X射线脉冲加热,然后紧接着用另一个脉冲检查,观察到的温度如何依赖于脉冲之间的时间间隔,以及强烈的X射线闪光是否引发样品与压力传递介质或钻石之间的化学反应。
虽然研究人员刚刚开始对大量数据进行详细评估,但他们已经可以报告初步的观测结果:压力高达一百万大气压的钻石对顶砧确实能够承受自由电子激光设施发出的超强X射线的多次照射。适当的样品可以被X射线束强烈加热,在某些情况下还会熔化。最后,利用X 线诱导和观察样品内部的化学反应和相变。