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2.晶核一区一服是哪个
3.多晶与单晶区别
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晶核切磋区在哪
华北地区以碳酸盐岩沉积为主。由于中条、吕梁等陆岛的存在,导致吕梁山以东广大地区成为古陆边缘沉积区和相关相带的空间展布;吕梁山以西,因毗连秦岭和祁连海槽,故以台地边缘和盆地沉积区为主。下古生界沉积相的划分及沉积特征见图1-3-2。
1.古陆边缘沉积区
古陆边缘沉积区和碳酸盐台地沉积区是本区沉积类型的基本特征,前者根据其沉积岩的岩石类型、层理及结构、构造特点,生物组合及其他标志,可分成潮坪相和近岸浅滩相;后者又可分为局限海、台地浅滩和开阔海等微相。
古陆边缘沉积区主要指沿古陆、古岛边缘分布的潮汐作用带。此带具有海水极浅,有时暴露,蒸发作用强,盐度高不宜于生物繁衍,间歇性水流能量弱,并常接受来自古陆剥蚀区的陆源砂、泥物质以及席状藻普遍发育等特点。常形成泥、粉晶白云岩,叠层藻白云岩,膏质白云岩,泥质或云质条带泥晶灰岩和竹叶状灰岩等,并常夹有粉砂岩、页岩。多具薄层、页状或微细纹层构造,石灰岩中不溶组分偏多。岩石颜色普遍具强氧化或氧化色,其中的颗粒(如砾屑)常有氧化边。有时伴有异地生物屑和砂屑、球粒等。化石少,组合单一,在潮汐流作用下,扁平砾石和生物屑多呈定向或叠瓦状、扇状、菊花状或涡流状排列。干裂、膏盐假晶、雨痕、岩溶角砾、鸟眼、帐篷等浅水标志及爬痕、垂直潜穴等构造较普遍发育。淡水渗流作用形成的渗流砂、重力胶结和溶蚀等成岩标志均较常见。根据沉积部位、海水盐度、水体能量及沉积物性质可进一步划分微相。
(1)潮坪相
包括潮上带、潮间带及潮上、潮间潟湖环境,有时也包括部分浅潮下带。潮上环境最靠近古陆边缘,只有风暴高潮可以淹没的地带。平缓的潮上坪在干旱炎热气候下由强蒸发引起的“毛细管浓缩作用”常形成泥、粉晶白云岩,泥晶泥质白云岩或藻席白云岩,并构成云坪亚相。当有大量陆源物质混入时,可形成泥云坪、砂云坪,甚至泥坪亚相。潮间及部分浅潮下环境除具潮坪相常见的沉积特征外,泥质或云质条带泥晶灰岩为此带典型微相,有时其中夹有潮道或潮池沉积,其微相以竹叶状灰岩为主。
总之,潮坪环境是以紧邻古陆、岛屿,时而暴露,时而被极浅水淹没,介质能量主要来自潮汐作用而具间歇性,缺乏有利生物繁衍条件,微相组合简单为基本特点,空间上随古陆边缘地貌条件而呈宽窄不一的展布。潮坪相的识别与圈定是判定古陆位置和剥蚀程度的主要依据,因此,在华北地台东部潮坪相极为发育的广大地区,其研究意义甚为重要。
早寒武世海侵初期,古陆边缘沉积区较为发育。华北东部的南部及北部、东北部主要为碎屑、粘土岩组合,靠近东部西侧的陆岛或水下隆起区则以潮上云坪、灰云坪为主。淮北的猴家山组和郑州一带的辛集组是最早出现的潮坪沉积,因为海侵刚刚开始,这些相带正处于淮阳古陆北侧,故以含磷石英砂岩、砾岩、粉砂岩和泥岩为主,但在鲁南、鲁西南则为碳酸盐潮坪沉积,并以泥质灰岩、准同生白云岩、角砾云岩、紫色页岩等为主。长治、林县、范县、枣庄一带为潮上和上潮间泥云坪亚相,总厚度33~70m以上,岩石中少见生物碎屑,具纹层、干裂、鸟眼和变形层理等指相构造。在沛县发育了膏质云坪,石膏层占10%以上。至馒头、毛庄期海侵范围加大,波及全区,潮坪亚相继而广为发育,东部各区以紫、紫红色粉砂质页岩和钙质页岩为主,夹薄层泥晶灰岩。徐庄期至凤山期在鄂尔多斯古隆起以东广大地区内,仍不时出现潮坪沉积,如东部早、中徐庄期继承了潮坪环境,从山海关往西经唐山、京西、曲阳至峰峰和聊古1井、古2井、东1井、大1井等钻孔揭露的平原区以及济南、皖北等地均以潮上及潮间带为主,局部为潮下带沉积。在鄂尔多斯古隆起东缘文水、沁源以西地区,在柳林、离石残留岛屿控制下,自馒头期至上寒武世,接受了大量陆源粗粒碎屑后发育了含砂泥云坪,其中临县泥云坪中泥云岩占60%以上。临县、离石、中阳以西亦沉积了60%以上的潮上含砂泥质泥晶白云岩。地台东部凤山组由泥质条带泥晶灰岩和钙质页岩组成的韵律性沉积也是潮间带沉积的典型产物。
图1-3-2 华北地区下古生界沉积相的划分及其主要特征示意图
潮坪环境下,沉积多由海退沉积序列组成。如平顺、峰峰一带下奥陶统冶里组-亮甲山组厚度为178~411m,主要为灰**细、粉晶白云岩、叠层石白云岩、角砾白云岩夹少量竹叶白云岩,堂邑地区则有石膏夹层,岩石层面上多角形干裂发育,层间角砾构造、鸟眼构造、膏盐铸模多见,化石及虫迹稀少,应属典型潮上带沉积。
曲阳、登封及鲁西等地冶里组由中、薄层云斑泥晶灰岩、含球粒泥晶灰岩、生屑泥晶灰岩、竹叶泥晶灰岩、泥质条带泥晶灰岩及页岩夹层组成,岩层局部见冲刷、干裂、鸟眼、虫孔及石膏假晶等构造,生屑则以三叶虫、海百合、介形虫、腹足类及骨针等常见,但含量不高。这套微相构成了潮下至潮间带的潮坪沉积组合。亮甲山组由中、厚层含燧石的生物泥晶灰岩、泥质条带泥晶灰岩演变为云质条带灰岩和泥晶白云岩或角砾泥晶白云岩。这一微相组合显示了潮下带至潮上带的海退沉积韵律。如偏关-岐山泥云坪由含燧石的细晶、粉晶白云岩组成,是冶里组潮坪环境持续发展而形成的继承性云坪。下马家沟组底部(旧称贾汪组)在华北地台东部许多地区都由底部含砾的褐**泥粉晶白云岩和浅灰色泥晶灰岩组成,岩石中微细纹层、干裂、鸟眼和石膏假晶等浅水、暴露标志极常见,生物碎屑则较罕见,应属潮上泥、云坪亚相。在离石、河津、辉县一带及昔阳-五台、韩城-蒙阴、濮阳、邯郸、阳泉、徐淮等地,均有云坪或泥云坪分布。各地准同生白云岩的陆源物质含量不一,徐州、登封等地可高达30%。中、上马家沟组在淮阳古陆北侧,在五台、鲁西古隆起周围,均有由薄层泥晶灰岩,云豹斑泥晶灰岩和泥、粉晶白云岩组成的潮坪沉积。
潮上坪和潮间坪中的一些洼地,易于在退潮后积水,涨潮时得到补给,从而形成潮上、潮间潟湖环境。在古陆边缘沉积区如有浅滩、堤坝存在,则在滩坝后侧多伴有潟湖出现。潮坪洼地规模较小,介质能量低,多为典型静水沉积。早寒武世砂、泥坪中的白云岩和泥质泥晶灰岩,以及云坪、灰云坪中的粉砂质页岩、粉砂岩可能为咸化或淡化潟湖产物。规模较大的滩后潟湖,由于滨岸滩坝的阻隔,海水循环不畅,水体能量很弱,生物稀少,水体深度与地形起伏有关,水体较深时可有潮下沉积。由于咸化海水回流渗透,可形成潟湖环境下的泥粉晶白云岩、球粒泥、粉晶白云岩和膏盐类岩石。
由于潮坪环境和台地浅滩发育,而空间上潟湖环境又依附于上述两种环境,故地台上潮坪相展布的地区以及滨岸滩坝后侧和台地浅滩间均可有此类潟湖环境沉积产物出现。台地东部馒头组紫色粉砂质页岩、夹泥晶白云岩,在广大地域内含石盐假晶,个别地区有膏盐,在一些短距离内地层厚度及岩相变化较大的地区,如山东济南,河北石门寨等地,应属潟湖沉积。奥陶纪潮坪沉积相中局部亦有石膏层,例如临清坳陷的东1井、聊古1井、堂古1井及峰峰地区均有石膏层,聊古1井亮甲山组有三层石膏分布,因此,这一带应以潮间潟湖与局限海交替沉积为主,间或有潮上环境出现。长治-邯郸冶里组泥、云坪西部的临汾膏云坪和东部聊城膏云坪的出现,说明了泥云坪高地两侧低洼潮间或潮上潟湖的存在。这两个潟湖潮坪沉积区一直延续到上马家沟时期,其沉积岩系中石膏层含量达50%以上。
总之,潮上、潮间潟湖环境产物多分布于潮坪沉积相中,其展布范围和厚度一般小于潮坪沉积产物,但其微相组合和沉积相标志远较潮坪相清晰。
(2)滨岸浅滩相
该相位于古陆边缘沉积区外侧,多居潮间作用带,局部可延伸至浅水潮下带中。滨岸浅滩环境具有潮汐流较通畅,但水体能量间歇性较弱,水浅而盐度正常,有适量异地生物碎屑沉积,分选不完全,常有暴露标志。其微相组合则以竹叶灰岩、条带泥晶灰岩或球粒泥晶灰岩为主,有时亦有少量粉砂岩或页岩。竹叶灰岩是以扁平砾屑为主并伴有三叶虫、海百合等生物碎屑和少量砂屑、球粒等组成的颗粒灰岩,由泥晶填隙,有时可有少量亮晶。扁平砾屑主要来自潮下和潮间带先期干裂的泥晶灰岩经短距离搬运、再沉积而成,遇有风暴时,常形成扁平砾屑直立,或呈放射状或菊花状排列的砾屑灰岩与代表好天气的泥晶灰岩互层的韵律性沉积,此类薄层砾屑灰岩夹层或透镜体实际上是风暴流产物。条带灰岩与泥晶灰岩中可见对称波痕、水平层理、泥裂、虫孔等构造。
早在辛集期,地台东部地区就已具有潮间低能滩的性质,如京西、唐山一带厚达40~90m的府君山组中的颗粒泥晶云质灰岩较发育,徐州大北望猴家山组中厚度大于10m的颗粒泥晶云质灰岩,两者颗粒类型均以砾屑、砂屑,三叶虫、棘皮类、腹足类等生物屑为主,含少量陆源砂,颗粒具一定磨圆分选,总含量为28%~37%,灰泥填隙。徐庄中、晚期太原、明水、东明、沛县、平顶山等地含放射鲕、云质鲕和晶粒鲕,粒间常见三叶虫碎片和陆源砂,颗粒一般含量为10%~16%,局部鲕粒夹层可达40%左右。明显而常见暴露标志,大气淡水渗透成岩的表现及包心菜状叠层石的偶尔出现和陆源泥、砂的普遍存在表明了其滨岸、浅水的潮间带环境。京西、宿县等地徐庄组岩性与之类似,但砾屑含量有所增加,颗粒总量为7%~20%不等,交错层、干裂和虫迹等标志亦较多见。
崮山组、长山组内此类沉积较发育,唐山、京西、五台以及山东境内的长山组主要由泥质灰岩、泥质条带泥晶灰岩夹大量竹叶状灰岩组成,竹叶状砾屑多具氧化圈、含量高,定向或杂乱排列。砾屑间含三叶虫等生物屑和少量鲕粒、石英砂、亮晶或泥晶填隙。泥晶灰岩中有干裂、垂直虫孔,偶见对称波痕。条带灰岩常过渡为断续条带、链状灰岩,有时可形成“准竹叶”泥晶灰岩。这种构造虽曾被解释为成岩压实破碎,但仔细观察则不难发现碎屑仍有错位和近距离移位,它们是在水动力条件不足或作用时间持续性差的间歇弱动荡水中形成的,因此,“准竹叶”状构造的普遍存在恰恰反映了近岸潮汐低能浅滩沉积环境的基本特点。在这一相带中常有柱状和半球状叠层石发育,叠层柱高一般不超过20cm,柱宽仅数厘米,柱间为同心或晶粒鲕、砂屑和三叶虫碎屑等(图1-3-3)。
图1-3-3 北京西山下苇甸崮山组中的柱状叠层石
早奥陶世的大面积海侵,导致滨岸浅滩向台地浅滩转化。怀远运动后,马家沟海侵初期,准同生白云岩较普遍地发育于全区。根据1987年华北石油局等单位以颗粒含量10%为准滩界限勾划出的几个准滩,其颗粒以藻屑、砂、砾屑及核形石为主,就其与潮汐云坪的关系而言,准滩应为潮间低能浅水沉积物。此类低颗粒量碳酸盐岩能否作为水体具一定能量的水下浅滩或滨岸潮间浅滩沉积环境的微相,还值得讨论,总的看来,由于奥陶纪是继寒武纪以来华北地台的最大海侵期,加之地台本身长期剥蚀、夷平,致使全区滨岸浅滩环境分异不明显也是可以理解的。
2.碳酸盐台地沉积区
这一沉积区是与古陆边缘沉积区紧相毗邻的广阔陆棚内侧,与浅海盆地多有台地边缘相区相隔。其沉积界面大都在低潮面和浪基面之间,个别直达氧化还原界面附近。沉积作用主要发生在潮下带,海底地形和水体深度均有较大变化。水深可由数米至数十米,但一般不超过百米。海水盐度正常,低洼处略有增高,生物较为常见,水体能量则介于较弱至中等之间,并以潮下低能为主。这一沉积区在华北地台甚为发育,据其水下地貌-海水通畅状态、水体深浅和能量大小可将其细分为局限滩间海、开阔滩间海和台地浅滩等环境。
(1)局限滩间海(局限海)
随海底地形变化,常因浅滩遮挡、相对低洼而形成局限滩间海沉积环境。其中海水虽与广海相通,但循环受阻,持续低能,盐度稍高,不利于广海生物发育,化石种类少。主要岩石为泥晶灰岩、球粒泥晶灰岩、泥质条带泥晶灰岩、云斑泥晶灰岩及准同生后白云岩等,其基本特点为缺乏高能颗粒。岩石中常见生物碎屑则多为广盐性生物。当这一沉积区受滨岸滩坝或水下隆起封闭时,可因盐度激增形成白云岩为主的潟湖沉积。
地台东、北部府君山晚期局限海较为发育,山海关、唐山、京西至易县,府君山组厚度由150m递减为15m,其上部地层均以灰、深灰色中—厚层云斑泥晶灰岩、泥晶云质灰岩为主,北京地区常见少量球粒泥晶灰岩,岩石均具水平层理,生物稀少,陆源物含量不超过10%。莒县地区则以云斑泥晶灰岩、粉砂质页岩和白云岩为主。任丘古2井,聊古1井及峰峰地区则为薄层泥晶灰岩与页岩互层。张夏组以台地浅滩与滩间海沉积环境为主,滩间海如受多滩围阻则为局限海环境。如京西、大同等地张夏组下部,唐山和易县上部虽均属张夏组,但其岩石及普遍具有的高能颗粒含量低,生物单一,水平层理、层面罕见冲刷痕遗迹,偶含少量球粒,虫迹不发育等特点,均反映受古陆、水下隆起或台地浅滩遮挡的局限海环境。
下奥陶统,华北地台虽可据岩性划分为以准同生后白云岩为主的南区和以泥晶灰岩、生物泥晶灰岩、云斑灰岩、泥质条带灰岩和含燧石条带或结核的灰岩或粉晶白云岩为主的北区,以及本次工作区以外的西区,但大部分白云岩均为准同生后交代白云岩,其原岩岩性多为生物泥晶灰岩、球粒泥晶灰岩,故唐山、曲阳、京西及峰峰等地和聊城一带均为局限台地沉积。
中奥陶世的广泛海侵,使局限海多与广海连通,地台东部南北岩性分异为白云岩和石灰岩的局面被打破,出现了岩性组合更为复杂的浅水沉积环境。如曲阳任2井、古2井一带及鲁西地区下马家沟组沉积的泥晶灰岩夹泥灰岩、白云岩多具水平层理,并含三叶虫、海百合、头足类等化石碎屑,底部常见冲刷构造,应为局限海与陆棚海交替沉积。工作区以外的西部,马家沟早期受乌兰格尔、阿拉善、庆阳和延安古陆的阻隔,属典型局限海沉积。
(2)开阔滩间海(开阔海)
指地台中部或外侧开阔地区及台地与外海畅通的广阔浅水区。由于华北地台以发育台地浅滩为特征,所以浅滩间的开阔浅水台地可称为开阔滩间海。其沉积界面多位于低潮面与浪基面之间,盐度正常,水深一般为数米至数十米,具中等能量。以颗粒灰岩、含颗粒灰岩及泥晶泥质灰岩为主,时含页岩及粉砂岩夹层。岩石中颗粒类型较单一,偶有内碎屑、鲕粒等高能颗粒。化石较为丰富,可有介形虫、软体动物、棘皮动物、三叶虫和腕足类。其中窄盐性生物相对含量少。层理以水平层理多见,偶有斜层理。小型单柱、半球状叠层构造偶有出现,水平虫孔及生物搅动构造常见。
地台东部毛庄、徐庄期某些厚层段的泥岩夹粉砂岩、海绿石细砂岩及砂质石灰岩具弱还原色,并含较多的海相化石,可能属于开阔海非清水沉积。燕辽地区和徐淮等地,本组地层中夹藻屑泥晶灰岩、生物屑泥晶灰岩、海绿石泥晶砂质灰岩和瘤状泥晶灰岩也应是开阔海的产物。中寒武纪张夏期海侵达到高潮,水下隆起多成浅滩,滩间海环境较为发育。其特点是鲕粒含量普遍小于30%,岩石多以深灰色生物泥晶灰岩为主,浅海生物含量较丰富,粘土岩含量变化较大等特征。如曲阳、任丘及山西某些地区张夏组的某些岩段,以生物泥晶灰岩或藻屑泥晶灰岩为主,多含10%以上的粘土夹层,鲕粒小于20%,岩石中有机质含量较高。
早奥陶世,地台北部的唐山及京西地区以灰色厚层生物泥晶灰岩、条带泥晶灰岩夹不具氧化边的竹叶状砾屑或砂屑泥晶灰岩为主。岩石中常见三叶虫、头足类、腹足类、棘皮类、腕足类等化石,时见水平虫孔,为典型开阔海沉积。徐州-郑州一带开阔海沉积以夹黄绿色或灰绿色页岩为特征;平原区如任丘、港59井、古2井一带,除生物泥晶灰岩外,尚有条带泥晶灰岩、含燧石结核白云岩与其互层,颗粒石灰岩较少发育;在鲁西、莱芜一带白云岩中有腕足类、棘皮类、苔藓类等广海生物碎屑,水平层理及虫孔发育,为开阔海与水下竹叶滩沉积。下马家沟组在唐山、京西、曲阳、任丘等地均以泥晶灰岩为主,间有云质灰岩、泥灰岩等,化石以腕足类、棘皮类、头足类为常见,水平层理发育,为开阔海与局限海交替沉积。上马家沟组上部开阔海以生物泥晶灰岩、含燧石泥晶灰岩、云斑泥晶灰岩为典型组合,生物以头足类为主。
峰峰组上部的泥晶灰岩含较多正常海化石,但仅残存于峰峰和鲁西等地。
总之,华北东部开阔海多受水下浅滩控制,呈滩间海展布;工作区外的地台西部,多受古陆、古隆起或台地前缘相带阻隔而分布在其后,纵向上多与浅滩、局限海交替出现,空间上多绕古隆起带呈半环状分布,东部工作区内则大致呈带状或不规则等轴状展布。
(3)台地浅滩
华北地台上有许多大小不一,形态不同的水下隆起。这些地区多处于浪基面之上,水体浅,长期遭受中等能量海水的作用,使之成为滩相沉积环境,并形成孤立于台地中的浅滩。台地浅滩主要为潮下高能带沉积,亮晶鲕粒灰岩,亮晶砂屑灰岩和亮晶生屑灰岩或亮晶核形石、藻屑灰岩较常见。粒序层理、交错层理,柱状、掌状叠层石时有发现。流水波痕、冰雹痕、鲕铸模、重力胶结等成岩现象均甚发育。
图1-3-4 地台东部寒武系沉积模式
华北东部徐庄期,在北京、曲阳、任丘、莒县等地均有厚层鲕粒灰岩分布,表明水下浅滩环境已间歇性出现。至张夏期,鲕滩分布较广,自唐山、京西、曲阳至峰峰等地,鲕粒灰岩产出部位各异,从而反映纵向上随地壳升降,浅滩间歇性发育和横向上,相带有规律展布(图1-3-4)。
此外,环吕梁陆岛的河津、洪洞、昔阳、平鲁等地,以及地台南部的徐淮、嵩山、洛阳等地,均有点状浅滩出现。在黄骅、济阳、任丘坳陷等掩盖区,经钻井揭露亦有点滩发育,如港59井、堂2井等均为岩性稳定的厚层亮晶鲕粒灰岩。
张夏期广泛发育浅水高能滩环境,滩间多局限海或开阔海环境。浅滩环境稳定,鲕灰岩单层厚度大,水体能量高,多以亮晶鲕或豆粒灰岩为主,竹叶砾屑滩或砂屑滩少见。浅水鲕滩易出露水面之上,在山东张夏、徐淮和峰峰等地均在张夏组厚层块状鲕粒灰岩内部发现暴露标志。大气淡水淋溶和淡水胶结等成岩标志也常见。
冶里期浅滩主要为竹叶状砾屑灰岩,据冯增昭所倡导的单因素定量统计综合分析方法,以组颗粒含量15%为依据,曲阳、津塘、鲁中和莒县均为浅滩。竹叶灰岩或白云岩中,砾屑含量多>50%,填隙物以灰泥为主,亮晶不时出现。砾屑多不具氧化边,呈扁平状,磨圆好,分选中等,砾间常见砂屑、生屑。水体一般浅,盐度正常。中奥陶世第二次大规模海侵,导致沉积环境以云坪-局限台地、开阔台地为主,有时虽夹竹叶灰岩,但厚度较小,横向不稳定,已基本不具浅滩沉积特点。在工作区外的地台西部,在鄂尔多斯古隆起、秦岭祁连海槽和淮阳古陆控制下,沉积区狭窄,台地浅滩沉积不甚典型,而台地边缘斜坡相和盆地相较发育。鄂尔多斯古隆起以东的华北地台东部,台地边缘相和盆地相不典型。
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晶核哪个区人多
很多取向不同而机遇的单晶颗粒可以拼凑成多晶体. 也就是说多晶体是由单晶体组成的。
所谓单晶(monocrystal, monocrystalline, single crystal),即结晶体内部的微粒在三维空间呈有规律地、周期性地排列,或者说晶体的整体在三维方向上由同一空间格子构成,整个晶体中质点在空间的排列为长程有序。单晶整个晶格是连续的,具有重要的工业应用。由于熵效应导致了固体微观结构的不理想,例如杂质,不均匀应变和晶体缺陷,有一定大小的理想单晶在自然界中是极为罕见的,而且也很难在实验室中生产。另一方面,在自然界中,不理想的单晶可以非常巨大,例如已知一些矿物,如绿宝石,石膏,长石形成的晶体可达数米。
晶体简介
晶体概念
自然界中物质的存在状态有三种:气态、液态、固态
固体又可分为两种存在形式:晶体和非晶体
晶体是经过结晶过程而形成的具有规则的几何外形的固体;晶体中原子或分子在空间按一定规律周期性重复的排列。
性质
均 匀 性: 晶体内部各个部分的宏观性质是相同的。
各向异性: 晶体中不同的方向上具有不同的物理性质。
固定熔点: 晶体具有周期性结构,熔化时,各部分需要同样的温度。
规则外形: 理想环境中生长的晶体应为凸多边形。
对 称 性: 晶体的理想外形和晶体内部结构都具有特定的对称性。
分类
对晶体的研究,固体物理学家从成健角度分为
离子晶体
原子晶体
分子晶体
金属晶体
显微学则从空间几何上来分,有七大晶系,十四种布拉菲点阵,230种空间群,用拓扑学,群论知识去研究理解。可参考《晶体学中的对称群》一书 (郭可信,王仁卉著)。
晶粒
晶粒是另外一个概念,首先提出这个概念的是凝固理论。从液态转变为固态的过程首先要成核,然后生长,这个过程叫晶粒的成核长大。晶粒内分子、原子都是有规则地排列的,所以一个晶粒就是单晶。多个晶粒,每个晶粒的大小和形状不同,而且取向也是凌乱的,没有明显的外形,也不表现各向异性,是多晶。英文晶粒用Grain表示,注意与Particle是有区别的。
有了晶粒,那么晶粒大小(晶粒度),均匀程度,各个晶粒的取向关系都是很重要的组织(组织简单说就是指固体微观形貌特征)参数。对于大多数的金属材料,晶粒越细,材料性能(力学性能)越好,好比面团,颗粒粗的面团肯定不好成型,容易断裂。所以很多冶金学家材料科学家一直在开发晶粒细化技术。
科学总是喜欢极端,看得越远的镜子叫望远镜;看得越细的镜子叫显微镜。晶粒度也是这样的,很小的晶粒度我们喜欢,很大的我们也喜欢。最初,显微镜倍数还不是很高的时候,能看到微米级的时候,觉得晶粒小的微米数量是非常小的了,而且这个时候材料的力学性能特别好。人们习惯把这种小尺度晶粒叫微晶。然而科学总是发展的,有一天人们发现如果晶粒度再小呢,材料性能变得不可思议了,什么量子效应,隧道效应,超延展性等等很多小尺寸效应都出来了,这就是现在很热的,热得不得了的纳米,晶粒度在1nm-100nm之间的晶粒我们叫纳米晶。
准晶
准晶体的发现,是20世纪80年代晶体学研究中的一次突破。这是我们做电镜的人的功劳。1984年底,D.Shechtman等人宣布,他们在急冷凝固的Al Mn合金中发现了具有五重旋转对称但并无平移周期性的合金相,在晶体学及相关的学术界引起了很大的震动。不久,这种无平移同期性但有位置序的晶体就被称为准晶体。后来,郭先生一看,哇,我们这里有很多这种东西啊,抓紧分析,马上写文章,那段金属固体原子像的APL,PRL多的不得了,基本上是这方面的内容。准晶因此也被D.Shechtman称为“中国像”。
一般晶体不会有五次对称,只有1,2,3,4,6次旋转对称。所以看到衍射斑点是五次对称的,10对称的啊,其他什么的,可能就是准晶。
孪晶
英文叫twinning,孪晶其实是金属塑性变形里的一个重要概念。孪生与滑移是两种基本的形变机制。从微观上看,晶体原子排列沿某一特定面镜像对称。那个面叫孪晶面。很多教科书有介绍。一般面心立方结构的金属材料,滑移系多,易发生滑移,但是特定条件下也有孪生。加上面心立方结构层错能高,不容易出现孪晶,曾经一段能够在面心立方里发现孪晶也可以发很好的文章。前两年,马恩就因为在铝里面发现了孪晶,在科学杂志上发了篇论文。卢柯去年也因为在纳米铜里做出了很多孪晶,既提高了铜的强度,又保持了铜良好导电性(通常这是一对矛盾),也在科学杂志上发了篇论文。
单晶制备方法
单晶生长制备方法大致可以分为气相生长、溶液生长、水热生长、熔盐法、熔体法。最常见的技术有提拉法、坩埚下降法、区熔法、定向凝固法等;
目前除了众多的实际工程应用方法外,借助于计算机和数值计算方法的发展,也诞生了不同的晶体生长数值模拟方法。特别是生产前期的分析和优化大直径单晶时[1] ,数值计算尤为重要。
一、挥发法
原理:依靠溶液的不断挥发,使溶液由不饱和达到饱和过饱和状态[2] 。
条件:固体能溶解于较易挥发的有机溶剂理论上,所有溶剂都可以,但一般选择60~120℃[2] 。
注意:不同溶剂可能培养出的单晶结构不同方法:将固体溶解于所选有机溶剂,有时可采用加热的办法使固体完全溶解,冷却至室温或者再加溶剂使之不饱和,过滤,封口,静置培养[2] 。
二、扩散法
原理:利用二种完全互溶的沸点相差较大的有机溶剂。固体易溶于高沸点的溶剂,难溶或不溶于低沸点溶剂。在密封容器中,使低沸点溶剂挥发进入高沸点溶剂中,降低固体的溶解度,从而析出晶核,生长成单晶。液体等。一般选难挥发的溶剂,如DMF,DMSO,甘油甚至离子[2] 。
条件:固体在难挥发的溶剂中溶解度较大或者很大,在易挥发溶剂中不溶或难溶。经验:固体在难挥发溶剂中溶解度越大越好。培养时,固体在高沸点溶剂中必须达到饱和或接近过饱和[2] 。
方法:将固体加热溶解于高沸点溶剂,接近饱和,放置于密封容器中,密封容器中放入易挥发溶剂,密封好,静置培养[2] 。
三、温差法
原理:利用固体在某一有机溶剂中的溶解度,随温度的变化,有很大的变化,使其在高温下达到饱和或接近饱和,然后缓慢冷却,析出晶核,生长成单晶。一般,水,DMF,DMSO,尤其是离子液体适用此方法。条件:溶解度随温度变化比较大。经验:高温中溶解度越大越好,完全溶解。推广:建议大家考虑使用离子液体做溶剂,尤其是对多核或者难溶性的配合物[2] 。
四、接触法
原理:如果配合物极易由二种或二种以上的物种合成,选择性高且所形成的配合物很难找到溶剂溶解,则可使原料缓慢接触,在接触处形成晶核,再长大形成单晶。一般无机合成,快反应使用此方法[2] 。
方法:1.用U形管,可采用琼脂降低离子扩散速度。2.用直管,可做成两头粗中间细。3.用缓慢滴加法或稀释溶液法(对反应不很快的体系可采用)4.缓慢升温度(对温度有要求的体系适用)经验:原料的浓度尽可能的降低,可以人为的设定浓度或比例。0.1g~0.5g的溶质量即可[2] 。
五、高压釜法
原理:利用水热或溶剂热,在高温高压下,是体系经过一个析出晶核,生长成单晶的过程,因高温高压条件下,可发生许多不可预料的反应。方法:将原料按组合比例放入高压釜中,选择好溶剂,利用溶剂的沸点选择体系的温度,高压釜密封好后放入烘箱中,调好温度,反应1~4小时均可。然后,关闭烘箱,冷至室温,打开反应釜,观察情况按如下过程处理:1.没有反应——重新组合比例,调节条件,包括换溶剂,调pH值,加入新组分等。2.反应但全是粉末,且粉末什么都不溶解,首先从粉末中挑选单晶或晶体,若不成,A:改变条件,换配体或加入新的盐,如季铵盐,羧酸盐等;B:破坏性实验,设法使其反应变成新物质。3.部分固体,部分在溶液中:首先通过颜色或条件变化推断两部分的大致组分,是否相同组成,固体挑单晶,溶液挥发培养单晶,若组成不同固体按1或2的方法处理。4.全部为溶液——旋蒸得到固体,将固体提纯,将主要组成纯化,再根据特点接上述四种单晶培养方法培养单晶[2] 。
单晶和多晶区别
单晶硅和多晶硅的区别是,当熔融的单质硅凝固时,硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核,如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒,则形成单晶硅。如果这些晶核长成晶面取向不同的晶粒,则形成多晶硅。多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。例如在力学性质、电学性质等方面,多晶硅均不如单晶硅。多晶硅可作为拉制单晶硅的原料。单晶硅可算得上是世界上最纯净的物质了,一般的半导体器件要求硅的纯度六个9以上。大规模集成电路的要求更高,硅的纯度必须达到九个9。目前,人们已经能制造出纯度为十二个9的单晶硅。单晶硅是电子计算机、自动控制系统等现代科学技术中不可缺少的基本材料[3] 。
多晶硅的生产工艺主要由高纯石英(经高温焦碳还原)→工业硅(酸洗)→硅粉(加HCL)→SiHCL3(经过粗馏精馏)→高纯SiHCL3(和H2反应CVD工艺)→高纯多晶硅[3] 。
市场优势
统计数据显示,2013年全球单晶装机约8.5-9GW,占全球光伏装机的22%-23%,相比2012年占比基本维持平稳。但是,如果不考虑中国市场主要使用多晶拉低了整体水平的因素,则单晶占比超过30%,相比2012年25%左右的水平明显提升。
日本和美国是支撑去年单晶需求的两大主要市场。在日本,受益于高电价补贴政策,2013年光伏装机大幅增长,全年装机7.5GW,同比增长204%。其中,单晶装机2.48GW,同比增长130.43%。美国方面,2013年实现装机4.75GW,同比增长41.02%,单晶约占总装机量的31%。
业内人士介绍,在分布式光伏发电上,使用单晶的优势十分突出。“比如建相同功率的电站,单晶使用的电池片更少,这就降低了安装、调试、配件等非组件成本。所以在非组件成本占整体电站成本比例高的地方,一般会选用单晶。比如日本,非组件成本比中国高两倍,所以电站建造过程中主要目的是降低非组件成本,而不是组件成本。”上述电站投资人表示。
此外,由于分布式光伏电站都是建立在面积有限的屋顶,在单位面积上能够发出更多的电将直接决定屋顶电站的收益,因此在单位面积上效率更高的单晶电池将更具有吸引力。
随着去年国家有关分布式光伏发电上网补贴价格正式落地,分布式光伏发电的发展骤然升温。
今年1月,国家能源局公布今年国内光伏新增装机目标为14GW,其中分布式光伏电站为8GW、地面电站6GW,正式宣告我国分布式光伏发电应用的大规模启动。
吴新雄日前在嘉兴分布式光伏会议上表示,年初已将2014年新增备案规模下达到各地区,各地方要加大执行力度,力争全年光伏发电新增并网容量达到13GW以上。
与此同时,今年政府持续出台了多项政策支持分布式光伏的发展,尤其是近期国家能源局发布的《关于进一步落实分布式光伏发电有关政策的通知》,将有望带动国内分布式光伏发电的快速发展。
国内光伏终端市场主要以西部地区大型地面电站为主,存在大规模开发就地消纳困难和电力长距离输送损耗较高等问题,而中、东部地区发展分布式光伏发电,易于就地消纳,且网购电价高、度电补贴需求低,应用推广的经济性更高,因此,大力推进分布式光伏发电是拓展国内光伏市场的有效途径。
单晶数值模拟
工程背景:
1、提拉法[4]
2、定向凝固法[5]
3、区熔法[6]
涉及到的问题:
1、传热、传质、湍流、热辐射等[7] ;
2、准稳态、动态问题;
3、存在急剧扩散、粘性、辐射、热边界层问题;
4、缺陷预测等[8] ;
数学模型:
热流和掺杂物的输运由动量守恒、能量守恒和质量守恒方程描述。
提拉法数值模拟
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根据查询973游戏网得知,《晶核》是由VI-GAMES制作的一款魔导朋克题材的大型箱庭式动作RPG游戏,该作于2023年7月14日正式公开测试。游戏讲述了阿特兰世界居住着众多迥异的种族,彼此之间既有密切的交流,又伴随着难以调和的矛盾的故事。玩家可扮演冒险家协会的成员,踏入阿特兰世界,展开探险并揭开世界能量之源晶核的秘密,并让阿特兰世界秩序重新归于宁静。鲁米村服务器人数最多。由于目前游戏中开放了6个大区,鲁米村是第一个大区。鲁米村是一区,对于绝大多数游戏来说一区的人都是最多的,人们在选择大区时往往会选择第一个大区进入,所以鲁米村服务器人数最多。游戏刚刚开服,所有区服都显示爆满的,建议选择一区。
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