Experimental techniques of high-resolution inelastic X-ray scattering measurements for supercritical metallic fluids at high temperature and high pressure using synchrotron radiation at SPring-8

Abstract

We have conducted high-resolution inelastic X-ray scattering (IXS) measurements of supercritical metallic fluids at high temperature and high pressure using synchrotron radiation at SPring-8 in Japan. We developed a high-pressure vessel for IXS measurements pressurized by He gas up to 196 MPa and installed the highpressure gas apparatus in the experimental hutch. After the installation IXS experiments were carried out for supercritical fluid Hg to study atomic dynamics in the metal-nonmetal transition near the liquid-vapor critical point. Next the apparatus is used to study atomic dynamics in the semiconductor-metal transition in supercritical fluid Se. In this article we report the experimental technique at high temperature and high pressure in detail, and show recent results using the technique.

Нами проведено вимiрювання непружнього розсiяння рентгенiвських променiв високої роздiльної здатностi для надкритичних металiчних плинiв при високих температурах та високих тисках з використанням синхротронної радiацiї на SPring-8 у Японiї. Ми розробили комiрку високого тиску для вимiрювання непружнього розсiяння рентгенiвських променiв, що дозволяє нагнiтати тиск за допомогою гелiєвого газу аж до 196 МПа та iнсталювали апарат газу високого тиску в екпериментальний бункер. Пiсля iнсталяцiї були проведенi експерименти по непружньому розсiянню рентгенiвських променiв для надкритичної рiдкої ртутi, щоб дослiдити атомну динамiку при переходi метал-неметал бiля критичної точки рiдина-газ. Пiзнiше апарат використовується для дослiдження атомної динамiки при переходi напiвпровiдник-метал у надкритичному плинi селену. У цiй статтi ми описуємо експериментальну методологiю при високiй температурi та високому тиску, та наводимо недавнi результати з використанням цiєї методики.