We present an improved setup for the experimental study of deformation of solids at simultaneous high pressures and temperatures by radial x-ray diffraction. This technique employs a graphite resistive heated Mao–Bell type diamond anvil cell for radial x-ray diffraction in combination with a water-cooled vacuum chamber. The new chamber has been developed by the sample environment group at PETRA III and implemented at the Extreme Conditions Beamline P02.2 at PETRA III, DESY (Hamburg, Germany). We discuss applications of the new setup to study deformation of a variety of materials, including ferropericlase, calcium perovskite, bridgmanite, and tantalum carbide, at high-pressure/temperature.
REFERENCES
1.
D. L.
Kohlstedt
, Properties of Rocks and Minerals—Constitutive Equations, Rheological Behavior, and Viscosity of Rocks
(Elsevier B.V.
, 2007
).2.
N.
Tsujino
, Y.
Nishihara
, D.
Yamazaki
, Y.
Seto
, Y.
Higo
, and E.
Takahashi
, Nature
539
, 81
(2016
).3.
J.
Girard
, G.
Amulele
, R.
Farla
, A.
Mohiuddin
, and S.
Karato
, Science
351
, 144
(2016
).4.
S.
Karato
and P.
Wu
, Science
260
, 771
(1993
).5.
D.
Yamazaki
and S.
Karato
, Am. Mineral.
86
, 385
(2001
).6.
B.
Romanowicz
and H.-R.
Wenk
, Phys. Earth Planet. Inter.
269
, 58
(2017
).7.
P. J.
Tackley
, Science
288
, 2002
(2000
).8.
S.
Karato
, Phys. Earth Planet. Inter.
51
, 107
(1988
).9.
S.
Karato
, S.
Zhang
, and H.-R.
Wenk
, Science
270
, 458
(1995
).10.
J.
Immoor
, H.
Marquardt
, L.
Miyagi
, F.
Lin
, S.
Speziale
, S.
Merkel
, J.
Buchen
, A.
Kurnosov
, and H.-P.
Liermann
, Earth Planet. Sci. Lett.
489
, 251
(2018
).11.
N.
Creasy
, M. D.
Long
, and H. A.
Ford
, J. Geophys. Res.: Solid Earth
122
, 5243
, (2017
).12.
C. P.
Conrad
, M. D.
Behn
, and P. G.
Silver
, J. Geophys. Res.: Solid Earth
112
, 1
, (2007
).13.
A.
Nowacki
, A. M.
Walker
, J.
Wookey
, and J.-M.
Kendall
, Geophys. J. Int.
192
, 1085
(2013
).14.
T.
Kawazoe
, N.
Nishiyama
, Y.
Nishihara
, T.
Irifune
, D.
Suetsugu
, C.
Bina
, T.
Inoue
, D.
Wiens
, and M.
Jellinek
, Phys. Earth Planet. Inter.
183
, 190
(2010
).15.
Y.
Wang
, W. B.
Durham
, I. C.
Getting
, and D. J.
Weidner
, Rev. Sci. Instrum.
74
, 3002
(2003
).16.
D.
Yamazaki
and S.-I.
Karato
, Rev. Sci. Instrum.
72
, 4207
(2001
).17.
T.
Kawazoe
, T.
Ohuchi
, Y.
Nishihara
, N.
Nishiyama
, K.
Fujino
, and T.
Irifune
, Phys. Earth Planet. Inter.
216
, 91
(2013
).18.
S. A.
Hunt
and D. P.
Dobson
, Rev. Sci. Instrum.
88
, 126106
(2017
).19.
H.-R.
Wenk
, I.
Lonardelli
, S.
Merkel
, L.
Miyagi
, J.
Pehl
, S.
Speziale
, and C. E.
Tommaseo
, J. Phys.: Condens. Matter
18
, S933
(2006
).20.
S.
Merkel
, J. Phys.: Condens. Matter
18
, S949
(2006
).21.
C. E.
Tommaseo
, J.
Devine
, S.
Merkel
, S.
Speziale
, and H.-R.
Wenk
, Phys. Chem. Miner.
33
, 84
(2006
).22.
H.
Marquardt
and L.
Miyagi
, Nat. Geosci.
8
, 311
(2015
).23.
L.
Miyagi
, S.
Merkel
, T.
Yagi
, N.
Sata
, Y.
Ohishi
, and H.-R.
Wenk
, Phys. Earth Planet. Inter.
174
, 159
(2009
).24.
H.-R.
Wenk
, J. R.
Baumgardner
, R. A.
Lebensohn
, and C. N.
Tomé
, J. Geophys. Res.: Solid Earth
105
, 5663
, (2000
).25.
S.
Merkel
, A. K.
McNamara
, A.
Kubo
, S.
Speziale
, L.
Miyagi
, Y.
Meng
, T. S.
Duffy
, and H.-R.
Wenk
, Science
316
, 1729
(2007
).26.
M.
Kunz
, W. A.
Caldwell
, L.
Miyagi
, and H.-R.
Wenk
, Rev. Sci. Instrum.
78
, 063907
(2007
).27.
L.
Miyagi
, W.
Kanitpanyacharoen
, S. V.
Raju
, P.
Kaercher
, J.
Knight
, A.
MacDowell
, H.-R.
Wenk
, Q.
Williams
, and E. Z.
Alarcon
, Rev. Sci. Instrum.
84
, 025118
(2013
).28.
H.-P.
Liermann
, S.
Merkel
, L.
Miyagi
, H.-R.
Wenk
, G.
Shen
, H.
Cynn
, and W. J.
Evans
, Rev. Sci. Instrum.
80
, 104501
(2009
).29.
S.
Merkel
and T.
Yagi
, Rev. Sci. Instrum.
76
, 046109
(2005
).30.
N.
Funamori
and T.
Sato
, Rev. Sci. Instrum.
79
, 053903
(2008
).31.
H.-P.
Liermann
, Z.
Konôpková
, W.
Morgenroth
, K.
Glazyrin
, J.
Bednarčik
, E. E.
McBride
, S.
Petitgirard
, J. T.
Delitz
, M.
Wendt
, Y.
Bican
, A.
Ehnes
, I.
Schwark
, A.
Rothkirch
, M.
Tischer
, J.
Heuer
, H.
Schulte-Schrepping
, T.
Kracht
, and H.
Franz
, J. Synchrotron Radiat.
22
, 908
(2015
).32.
S.
Merkel
, H.-P.
Liermann
, L.
Miyagi
, and H.-R.
Wenk
, Acta Mater.
61
, 5144
(2013
).33.
H.
Marquardt
, S.
Speziale
, H. J.
Reichmann
, D. J.
Frost
, F. R.
Schilling
, and E. J.
Garnero
, Science
324
, 224
(2009
).34.
J.-F.
Lin
, H.-R.
Wenk
, M.
Voltolini
, S.
Speziale
, J.
Shu
, and T. S.
Duffy
, Phys. Chem. Miner.
36
, 585
(2009
).35.
S.
Merkel
, J. Geophys. Res.
107
, 2271
, (2002
).36.
37.
T.
Irifune
and T.
Tsuchiya
, Treatise on Geophysics
, 2nd ed. (Elsevier B. V., Amsterdam
, 2015
).38.
K.
Kawai
and T.
Tsuchiya
, Geophys. Res. Lett.
42
, 2718
, (2015
).39.
S.-H.
Shim
, R.
Jeanloz
, and T. S.
Duffy
, Geophys. Res. Lett.
29
, 19
, (2002
).40.
R.
Caracas
, R.
Wentzcovitch
, G. D.
Price
, and J.
Brodholt
, Geophys. Res. Lett.
32
, L06306
, (2005
).41.
D. Y.
Jung
and A. R.
Oganov
, Phys. Chem. Miner.
32
, 146
(2005
).42.
D. J.
Adams
and A. R.
Oganov
, Phys. Rev. B
73
, 184106
(2006
).43.
T.
Komabayashi
, K.
Hirose
, N.
Sata
, Y.
Ohishi
, and L. S.
Dubrovinsky
, Earth Planet. Sci. Lett.
260
, 564
(2007
).44.
T.
Uchida
, Y.
Wang
, N.
Nishiyama
, K.-I.
Funakoshi
, H.
Kaneko
, A.
Nozawa
, R. B.
Von Dreele
, M. L.
Rivers
, S. R.
Sutton
, A.
Yamada
, T.
Kunimoto
, T.
Irifune
, T.
Inoue
, and B.
Li
, Earth Planet. Sci. Lett.
282
, 268
(2009
).45.
M. R.
Handy
, J. Struct. Geol.
16
, 287
(1994
).46.
S.
Karato
, Phys. Earth Planet. Inter.
24
, 1
(1981
).47.
Y.-T.
Takeda
, J. Struct. Geol.
20
, 1569
(1998
).48.
M.
Thielmann
, G. J.
Golabek
, and H.
Marquardt
, Geochem., Geophys., Geosyst.
21
, 1
, (2020
).49.
Y.
Wang
, N.
Hilairet
, N.
Nishiyama
, N.
Yahata
, T.
Tsuchiya
, G.
Morard
, and G.
Fiquet
, Geochem., Geophys., Geosyst.
14
, 3389
, (2013
).50.
P.
Kaercher
, L.
Miyagi
, W.
Kanitpanyacharoen
, E.
Zepeda-Alarcon
, Y.
Wang
, F.
De Carlo
, and H. R.
Wenk
, Earth Planet. Sci. Lett.
456
, 134
(2016
).51.
S.
Speziale
, J.
Immoor
, A.
Ermakov
, S.
Merkel
, H.
Marquardt
, and H.-P.
Liermann
, J. Appl. Phys.
126
, 105107
(2019
).52.
Y.
Fei
, A.
Ricolleau
, M.
Frank
, K.
Mibe
, G.
Shen
, and V.
Prakapenka
, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.
104
, 9182
(2007
).© 2020 Author(s).
2020
Author(s)
You do not currently have access to this content.