【摘 要】
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冲击波动高压实验中,常把透明的窗口附着在与之阻抗匹配的金属等非透明材料后面,以达到测量热辐射温度、界面粒子速度等物理量的目的。在强冲击压缩下,光学窗口材料的光学性质以及弹性性质都会发生变化,而这些物理性质关乎到实验信号的正确解读。因此,冲击波动高压实验中对窗口材料在高压下的物性研究是十分重要的。目前能够采用的窗口材料十分稀少,且冲击阻抗值较低,所覆盖的范围离散且十分有限,因此我们亟需发展高阻抗窗口
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冲击波动高压实验中,常把透明的窗口附着在与之阻抗匹配的金属等非透明材料后面,以达到测量热辐射温度、界面粒子速度等物理量的目的。在强冲击压缩下,光学窗口材料的光学性质以及弹性性质都会发生变化,而这些物理性质关乎到实验信号的正确解读。因此,冲击波动高压实验中对窗口材料在高压下的物性研究是十分重要的。目前能够采用的窗口材料十分稀少,且冲击阻抗值较低,所覆盖的范围离散且十分有限,因此我们亟需发展高阻抗窗口材料以适应高密度样品材料的相关物性测量。由于初始透明的材料众多,若用实验手段进行探寻都将极其费时耗力。因此,本文采用第一性原理的计算手段为实验提前筛选出具有进一步实验研究价值的光学窗口材料。常态下LaF3和SrF2晶体都具有高能隙值、密度以及较宽的透明波段范围,有成为较高密度候选窗口材料的潜力。本文在高压下对LaF3和SrF2晶体的光学性质、弹性性质进行了计算,并将压力、相变和空位点缺陷等影响因素纳入考虑范围,得到以下结论:（1）LaF3晶体的吸收谱数据显示,在两个结构相区内,吸收边会随压力的升高而蓝移。相变及空位点缺陷都使得LaF3晶体吸收边红移,但并未使得它进入可见光区,LaF3晶体仍能够保持良好的透明性。532 nm处的折射率数据显示,LaF3理想晶体折射率随压力的增大呈现单增的规律,镧空位点缺陷将导致LaF3折射率略微降低,而氟空位点缺陷使其略微升高。此外,随着压力的增大,LaF3晶体的密度值呈单增趋势,弹性性质等相关数据也展现出LaF3晶体具有良好的抗压缩性。（2）100 GPa压力范围内,在综合考虑到压力、相变及空位点缺陷会对SrF2晶体产生影响的因素基础之上,发现这些影响因素并未使得SrF2晶体在可见光区出现光吸收的行为,SrF2晶体仍能够保持良好的透明性。在6.8 GPa及29.5 GPa处的结构相变都会使得532 nm处的折射率数值增加,空位点缺陷对折射率影响甚微。100 GPa压力范围内SrF2晶体密度值随压力的增大呈单调递增,两种空位点缺陷使密度值略微减小。以上结果表明LaF3及SrF2晶体有成为较高密度候选光学窗口材料的潜质,有进一步进行实验研究的价值。
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