矿物物理学
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矿物物理学
矿物物理学是构成行星（尤其是地球）内部的材料科学。 它与专注于全岩特性的岩石物理学重叠。 它提供的信息可以根据地球内部深处的特性解释地震波、重力异常、地磁场和电磁场的表面测量结果。 这些信息可用于深入了解板块构造、地幔对流、地球发电机和相关现象。
矿物物理学的实验室工作需要高压测量。 最常见的工具是金刚石砧座，它使用金刚石将小样本置于可接近地球内部条件的压力下。
制造高压
创造高温
实现地球内部的温度对于矿物物理学的研究与产生高压一样重要。 有几种方法可用于达到这些温度并对其进行测量。 电阻加热是最常见和最容易测量的。 对电线施加电压会加热电线和周围区域。 有多种加热器设计可供选择，包括加热整个金刚石砧座 (DAC) 主体的加热器和安装在主体内部以加热样品室的加热器。 由于金刚石在该温度以上氧化，空气中的温度可能会低于 700 °C。 在氩气氛下，可以达到高达 1700 °C 的更高温度，而不会损坏钻石。 BX90 DAC 的钨电阻加热器达到了 1400 °C 的温度。
激光加热是在带有 Nd:YAG 或 CO2 激光器的金刚石砧座中完成的，以达到 6000k 以上的温度。 光谱学用于测量样品的黑体辐射以确定温度。 激光加热继续扩大金刚石砧座可达到的温度范围，但存在两个明显的缺点。 首先，使用这种方法很难测量低于 1200 °C 的温度。 其次，样品中存在较大的温度梯度，因为只有被激光击中的样品部分被加热。
材料特性
要推断地球深处矿物的特性，有必要知道它们的密度如何随压力和温度变化。 这种关系称为状态方程 (EOS)。 德拜晶格谐振模型预测的 EOS 的一个简单示例是 Mie-Grünheisen 状态方程：
( d P d T ) = γ D V C V , {displaystyle left({frac {dP}{dT}}right)={frac {gamma _{D}}{V} }简历}，}
其中 C V {displaystyle C_{V}} 是热容量，而 γ D {displaystyle gamma _{D}} 是德拜伽玛。
