Otrzymywanie i pomiar wysokich ciśnień
Pomiar ciśnienia
Najprostszy typ urządzenia do wytwarzania i pomiaru wysokiego ciśnienia stanowi grubościenny cylinder zamknięty z jednej strony szczelnym korkiem, z drugiej – tłokiem przesuwającym się pod działaniem zewnętrznej siły. W cylindrze umieszcza się badaną próbkę, a ośrodkiem przenoszącym ciśnienie może być ciecz lub gaz. Zarówno przyłożona siła, jak i zmiana objętości komory, mogą być mierzone w stosunkowo prosty sposób, jednak prawidłowe wyznaczenie działającego na próbkę ciśnienia wymaga uwzględnienia znacznych poprawek. Są one związane głównie z deformacją komory wysokociśnieniowej i tarciem występującym między tłokiem i ścianami komory. W przypadku zastosowania cieczy jako ośrodka przenoszącego ciśnienie w komorze panują naprężenia hydrostatyczne i deformacje komory można obliczyć stosując teorię sprężystości.
Zwykle dąży się do tego, by dysponować metodą pomiaru ciśnienia wewnątrz komory wysokociśnieniowej. Istnieją specjalne urządzenia typu tłok-cylinder (z wirującym tłokiem) do kalibracji czujników ciśnienia. W urządzeniach tych możliwe jest wyeliminowanie efektów tarcia pomiędzy tłokiem i cylindrem. Inną metodą jest pomiar zmian oporności umieszczonych w komorze elementów elektrycznych (np. cewki z drutu manganinowego lub prostopadłościennej kształtki półprzewodnika, zwykle antymonku indu InSb z naniesionymi kontaktami elektrycznymi). Współczynniki ciśnieniowych zmian oporności elementów wyznacza się przedtem np. przez wykalibrowanie w urządzeniu z wirującym tłokiem. Wykorzystuje się też skokowe zmiany właściwości fizycznych materiałów w obszarze ciśnieniowych przemian fazowych, np. zmiany oporu elektrycznego towarzyszące przemianom fazowym bizmutu zachodzącym w ściśle określonych warunkach ciśnienia i temperatury.
Stosuje się też pomiary wysokiego ciśnienia oparte na wykorzystaniu równań stanu dla substancji o znanej zmianie objętości oraz na pomiarze luminescencji związanej ze wzbudzeniami wewnątrzcentrowymi domieszek lub defektów wprowadzonych do kryształu macierzystego, np. domieszki chromu Cr w tlenku glinu Al2O3. Tego typu pomiary wymagają stosowania komór z odpowiednimi "okienkami". W przypadku wykorzystania równań stanu pomiar modułu ściśliwości objętościowej odbywa się metodami dyfrakcji rentgenowskiej, a materiał okienka stanowią zwykle beryl, bor lub diament. Do obserwacji luminescencji idealnym materiałem jest diament.
