Titre :

MHz free electron laser x-ray diffraction and modeling of pulsed laser heated diamond anvil cell

Auteur(s) :

Jaisle, Nicolas [Auteur]
Cébron, David [Auteur]
Konôpková, Zuzana [Auteur]
Husband, Rachel J [Auteur]
Prescher, Clemens [Auteur]
Cerantola, Valerio [Auteur]
Dwivedi, Anand [Auteur]
Kaa, Johannes M. [Auteur]
Appel, Karen [Auteur]
Buakor, Khachiwan [Auteur]
Ball, Orianna B. [Auteur]
McWilliams, Ryan S. [Auteur]
Strohm, Cornelius [Auteur]
Nakatsutsumi, Motoaki [Auteur]
Zastrau, Ulf [Auteur]
Baehtz, Carsten [Auteur]
Baron, Marzena [Auteur]
Unité Matériaux et Transformations (UMET) - UMR 8207
Edmund, Eric [Auteur]
Biswas, Joydipa [Auteur]
McHardy, James D. [Auteur]
Sturtevant, Blake T. [Auteur]
Ehm, Lars [Auteur]
Goncharov, Alexander F. [Auteur]
McMahon, Malcolm I. [Auteur]
Buchen, Johannes [Auteur]
Cynn, Hyunchae [Auteur]
Pace, Edward J. [Auteur]
Liermann, Hanns-Peter [Auteur]
Sneed, Daniel T. [Auteur]
Cooper, Samantha C. [Auteur]
Anae, Madison [Auteur]
Kim, Jaeyong [Auteur]
Wu, Zhongyan [Auteur]
Lee, Yongjae [Auteur]
Hwang, Huijeong J. [Auteur]
Kim, Taehyun [Auteur]
Choi, Jinhyuk [Auteur]
Lee, Jeongmin [Auteur]
Merkel, Sébastien [Auteur]
Unité Matériaux et Transformations (UMET) - UMR 8207
Chantel, Julien [Auteur]
Unité Matériaux et Transformations (UMET) - UMR 8207
Koemets, Egor G. [Auteur]
Marquardt, Hauke [Auteur]
Prakapenka, Vitali B. [Auteur]
Chariton, Stella [Auteur]
Shevchenko, Elena [Auteur]
Fiquet, Guillaume [Auteur]
Rosa, Angelika D. [Auteur]
Mezouar, Mohamed [Auteur]
Garbarino, Gaston [Auteur]
Morard, Guillaume [Auteur]

Titre de la revue :

Journal of Applied Physics

Numéro :

134

Pagination :

095904

Éditeur :

AIP Publishing

Date de publication :

2023-09-05

ISSN :

0021-8979

Discipline(s) HAL :

Chimie/Matériaux
Physique [physics]/Matière Condensée [cond-mat]/Science des matériaux [cond-mat.mtrl-sci]
Physique [physics]/Physique [physics]/Géophysique [physics.geo-ph]
Physique [physics]/Astrophysique [astro-ph]
Planète et Univers [physics]/Astrophysique [astro-ph]
Planète et Univers [physics]/Sciences de la Terre

Résumé en anglais : [en]

A new diamond anvil cell experimental approach has been implemented at the European x-ray Free Electron Laser, combining pulsed laser heating with MHz x-ray diffraction. Here, we use this setup to determine liquidus ...
Lire la suite >A new diamond anvil cell experimental approach has been implemented at the European x-ray Free Electron Laser, combining pulsed laser heating with MHz x-ray diffraction. Here, we use this setup to determine liquidus temperatures under extreme conditions, based on the determination of time-resolved crystallization. The focus is on a Fe-Si-O ternary system, relevant for planetary cores. This time-resolved diagnostic is complemented by a finite-element model, reproducing temporal temperature profiles measured experimentally using streaked optical pyrometry. This model calculates the temperature and strain fields by including (i) pressure and temperature dependencies of material properties, and (ii) the heat-induced thermal stress, including feedback effect on material parameter variations. Making our model more realistic, these improvements are critical as they give 7000 K temperature differences compared to previous models. Laser intensities are determined by seeking minimal deviation between measured and modeled temperatures. Combining models and streak optical pyrometry data extends temperature determination below detection limit. The presented approach can be used to infer the liquidus temperature by the appearance of SiO2 diffraction spots. In addition, temperatures obtained by the model agree with crystallization temperatures reported for Fe–Si alloys. Our model reproduces the planetary relevant experimental conditions, providing temperature, pressure, and volume conditions. Those predictions are then used to determine liquidus temperatures at experimental timescales where chemical migration is limited. This synergy of novel time-resolved experiments and finite-element modeling pushes further the interpretation capabilities in diamond anvil cell experiments.Lire moins >

Langue :

Anglais

Comité de lecture :

Oui

Audience :

Internationale

Vulgarisation :

Non

Établissement(s) :

Université de Lille
CNRS
INRAE
ENSCL

Collections :

• Unité Matériaux et Transformations (UMET) - UMR 8207

Équipe(s) de recherche :

Matériaux Terrestres et Planétaires

Date de dépôt :

2023-09-06T13:13:34Z
2023-09-06T13:19:12Z
2023-09-08T08:01:21Z