Высокий давление: высокое давление: симптомы и лечение у кардиолога в Санкт-Петербурге в «СМ-Клиника»

Содержание

Повышенное артериальное давление - признаки и осложнения.

Главная » О клинике » Статьи » Повышенное артериальное давление


Основные признаки повышенного и высокого давления:

  • очень частые мигрени;
  • упадок сил;
  • частый, интенсивный шум в ушах;
  • покраснение лица;
  • сильное потоотделение;
  • подавленное состояние;
  • мушки или круги перед глазами;
  • постоянные головные боли;
  • отечность конечностей (чаще по утрам).

В случае со стойким повышенным артериальным давлением – от 140/100, 150/100 и выше, обязательно нужно выяснить причину.
В этом случае это уже скорее всего будет какое-либо заболевание или патология, лечение которых должно включать не только лекарства от повышенного давления, но и лечение основной болезни, являющейся причиной повышенного АД.
Для выявления причин повышенного АД необходимо обратиться к врачу, который направит на необходимые анализы и обследования. Затягивать с визитом к врачу не следует.
Осложнениями и последствиями высокого АД могут стать:

  • Сердечная недостаточность;
  • Инсульт;
  • Инфаркт миокарда;
  • Нефросклероз;
  • Внутренние кровотечения;
  • Ретинопатия;
  • Нарушение зрения;
  • Ишемическая болезнь сердца (ИБС).

В клинике “ДонМед” — современное и высокоточное оборудование. Вы можете пройти все необходимые обследования, а также получить консультацию квалифицированных специалистов: терапевта со стажем работы 33 года, а также кардиолога, нефролога, пройти необходимые исследования при повышенном АД — ЭКГ, Холтер, УЗИ сердца, сосудов головы и шеи, надпочечников, СКТ надпочечников, МРТ шейного отдела, сдать анализы.

Имеются противопоказания. Необходима консультация специалиста.

ЗАПИСЬ НА ПРИЁМ

1. Выбор специальности

Выберите специалиста, к которому желаете записаться на приём:

Выберите клинику, в которой желаете записаться на приём:

2. Выбор врача

Выберите врача, к которому желаете записаться на приём:

3. Выбор даты посещения

Выберите дату, на которую хотите записаться на приём:

4. Выбор времени посещения

5. Подтверждение заявки

ЗАКРЫТЬ ОКНО

Давление короны: гипертония стала самым частым спутником COVID-19 | Статьи

Согласно научным статьям, в которых проанализированы сопутствующие заболевания при смерти от COVID-19, самой часто встречающейся патологией признана гипертония. Повышенное давление наблюдается практически у каждого второго госпитализированного пациента. Причем чем старше человек, тем выше вероятность этого хронического недуга. Кроме того, сердечно-сосудистые заболевания (в том числе гипертония) могут обостриться еще и от страха перед коронавирусом, считают российские ученые. «Известия» пообщались с медиками и клиническими психологами и выяснили, как снизить уровень стресса и избежать инфаркта и инсульта из-за боязни «уханьской пневмонии».

Пособники коронавируса

Ученые из Китая провели масштабное исследование клинического течения COVID-19 и факторов риска, влияющих на смертность среди взрослых пациентов в стационарах Уханя. Изучались данные 191 зараженного, из которых 137 впоследствии были выписаны, а 54 умерли.

У 91 пациента на момент госпитализации выявили сопутствующие болезни. Самой часто встречающейся среди них стала гипертония: повышенное давление имелось у 38% инфицированных.

Отечественные кардиологи считают, что такая статистика обусловлена широким распространением гипертонии среди различных категорий населения. Доктор медицинских наук, эксперт Лиги здоровья нации Мехман Мамедов рассказал «Известиям», что в России данная сердечно-сосудистая патология наблюдается у порядка 40% населения в возрасте от 30 до 69 лет.

Фото: ТАСС/Елена Афонина

От гипертонии у нас страдает практически каждый второй взрослый человек. И с возрастом риск получить эту патологию становится выше. Известно, что большинство смертей от коронавируса приходится на людей старше 65 лет. Если у пациента есть такое хроническое заболевание, то вирус может вызвать системное воспаление и усугубить его течение, — пояснил специалист.

Помимо гипертонии, частыми сопутствующими коронавирусу заболеваниями, выявленными учеными, стали сахарный диабет (19% пациентов) и ишемическая болезнь сердца (8%). Также наблюдается прямая зависимость негативного исхода течения инфекции от возраста заболевшего. В обсуждении научной статьи исследователей из Китая сказано, что «пожилой возраст является важным независимым предсказательным фактором для смертности при SARS и MERS (атипичные пневмонии 2002 и 2013 годов)», а «настоящее исследование подтверждает, что более высокий возраст ассоциирован с вероятностью смерти и при COVID-19».

Лекарство в зоне риска

Дополнительную тревогу у медиков вызвало сообщение о том, что популярные лекарства от гипертонии (ингибиторы АПФ), регулирующие кровяное давление, могут ухудшить прогноз при коронавирусе. Гипотеза связана с тем, что патоген «цепляется» за клетки через тот самый фермент, который увеличивается в количестве на поверхности клеток при лечении этими лекарствами. Научный сотрудник лаборатории анализа показателей здоровья населения и цифровизации здравоохранения МФТИ (вуз — участник проекта повышения конкурентоспособности «5-100») Давид Наимзада пояснил, что пока эта теория не нашла доказанного клинического подтверждения.

— Европейское общество кардиологов даже выпустило заявление, в котором сказано не прекращать прием данных лекарств, — отметил ученый.

Фото: ИЗВЕСТИЯ/Александр Полегенько

К тому же массовый отказ от столь распространенных среди пациентов с гипертонией препаратов может вызвать дополнительный всплеск острых сердечно-сосудистых заболеваний. По словам специалистов, на ингибиторы АПФ приходится порядка 30% лекарств от повышенного давления в РФ и заменить их в некоторых случаях нечем.

Прекращать прием данной категории препаратов нельзя, — заявил в разговоре с «Известиями» директор Института персонализированной медицины Сеченовского университета, доктор медицинских наук, врач-кардиолог Филипп Копылов. — Это может существенно ухудшить прогноз при лечении артериальной гипертензии.

Карантин без паники

Российские медики предупреждают также о том, что стресс и состояние паники, вызванные нагнетанием обстановки вокруг пандемии коронавируса, сами по себе могут усугубить уже имеющиеся заболевания сердечно-сосудистой системы. Возможность развития инфарктов и инсультов из-за страха перед новой инфекцией стоит воспринимать всерьез, уверен заместитель заведующего лабораторией анализа показателей здоровья населения и цифровизации здравоохранения МФТИ Станислав Отставнов.

— Необходимо сохранять здравый смысл, — подчеркнул ученый. — Нужно помнить, что коронавирус наиболее опасен для лиц с ослабленным состоянием здоровья и с сердечно-сосудистыми проблемами. Дополнительный стресс, связанный с нагнетанием обстановки, отнюдь не содействует здоровью и благополучию для всех и в любом возрасте. Хочется напомнить, что среди причин смерти ключевыми являются ишемическая болезнь сердца и цереброваскулярные заболевания (инсульт и другие), а вовсе не COVID-19 сам по себе.

Фото: ИЗВЕСТИЯ/Павел Бедняков

Опасность обострения сердечно-сосудистых патологий на фоне стресса из-за пандемии существует, рассказала психолог медицинского центра Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) Елена Гаранина. Играют свою роль и карантинные меры. Как и любое изменение образа жизни, вынужденная изоляция может негативно сказаться на психологии человека.

— При выраженной эмоциональной лабильности (нестабильность. — «Известия») длительный стресс, к которому относится и вынужденная изоляция, может вызвать или усилить выраженность уже существующих психогенных заболеваний. К таким в первую очередь относятся сердечно-сосудистые патологии

, — отметила психолог.

Однако, как подчеркивают специалисты, в настоящее время достоверных научных данных о непосредственном влиянии коронавируса на рост сердечно-сосудистых заболеваний нет. Для этого нужны более длительные исследования, рассчитанные на перспективу.

Фото: ИЗВЕСТИЯ/Сергей Коньков

Что касается тревожности и стресса, то медики считают, что улучшить психологическую адаптацию населения можно через акцент на временный характер происходящих перемен, которые способствуют сохранению здоровья всего населения. Следует рассматривать происходящее как возможность передышки от постоянной необходимости что-то делать и как способ провести время с родными и близкими.

Стоит соблюдать карантинные меры, предписанные властями: обеспечить условия для самоизоляции пожилых людей старше 65 лет, а также страдающих хроническими болезнями, в том числе гипертонией. Как подчеркивают ученые, необходимо временно ограничить общение внуков с бабушками и дедушками, так как дети могут быть бессимптомными носителями патогена.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Рукава высокого давления, шланги – РВД от Гидравия

Рукав высокого давления (сокращенно РВД) или, как его часто называют, шланг высокого давления - это гибкий трубопровод, применяемый для транспортировки под высоким давлением гидравлических и минеральных масел, жидкого топлива, газов и эмульсий. Рукав высокого давления встречается везде, где невозможно установить жесткий, металлический трубопровод. Чаще всего гидравлический шланг устанавливается в местах изгибов или подвижных элементов, например для передачи энергии для подъема ковша экскаватора. Рукава высокого давления могут передавать не только энергию, но и продукт, например подача бурового раствора под давлением в скважину. РВД имеет несколько слоев: внутренний резиновый слой, металлический или текстильный усиливающий каркас, наружный резиновый слой.

Конструкция РВД

Рукав высокого давления конструктивно состоит из особого герметизирующего внутреннего резинового слоя, металлического или текстильного каркаса и защитного наружного слоя. Внутренний слой РВД изготавливают методом экструзии из резины особого состава, обеспечивающего высокую герметичность, прочность на растяжение и стойкость к агрессивным веществам. Промежуточный силовой каркас состоит из прочных синтетических нитей или проволоки. Проволока накладывается на специальных оплеточных машинах. Силовых каркасов в конструкции РВД может быть несколько, обеспечивая надежность в системах с высоким и очень высоким давлением.

Виды РВД

Современные производители изготавливают всевозможные типы рукавов, с различным диаметром, стойкостью к рабочей среде и температурным воздействиям, рабочее давление которых, прямо связано с их конструкцией. Сегодня на технике вы можете встретить шланги высокого давления:

  • с одной оплеткой типа 1SN, 1SC;
  • с двумя оплетками типа 2SN, 2SC;
  • с тремя оплетками типа 3SK;
  • с четырьмя навивками типа 4SP, 4SH;
  • с шестью навивками типа R13, R15;
  • морозостойкие рукава 2SN, 2SC, 3SK, 4SH.

Область применения

Рукав высокого давления востребован практически во всех областях промышленности, там, где системы управления механизмами осуществляются гидравлическими или пневматическими приводами:

  • строительная техника;
  • сельскохозяйственная техника;
  • горнодобывающая техника;
  • лесозаготовительная техника;
  • авиация;
  • коммунальное хозяйство;
  • нефтегазовая сфера.

Гидравия предлагает шланги РВД высокого качества от ведущих мировых производителей в трех классах Basic, Standard, Professional. А также: специальное оборудование для ремонта, отрезки, РВД и оборудование для опрессовки РВД высокого давления, оборудование для испытания или испытательные стенды, оборудование для зачистки или оборудование для окорки РВД, оборудование для продувки шланга, оборудование для маркировки и хранения рукавов высокого давления. Мы также предлагаем каждому нашему покупателю изготавливать рукава высокого давления по франшизе, вступив в проект H-Point (Эйч-поинт). Подробности вы можете узнать на сайте нашего проекта www.h-point.org.

Технические характеристики РВД

Рукава высокого давления характеризуются рядом параметров, основными из которых являются:

  • рабочее давление;
  • максимально возможный радиус изгиба;
  • допустимый диапазон эксплуатационных температур.

Показатели рабочего давления устанавливаются отдельно для каждой категории оплеточных и навивочных РВД. Они должны соответствовать требованиям в европейских стандартов – EN 853 и EN 857 для оплеточных, EN 856 — для навивочных РВД.

Нормы стандартов устанавливают возможность эксплуатации РВД в температурном диапазоне от -40 °С до +100 °С. Для экстремальных условий ряд торговых марок выпускает рукава, которые можно применять от -55 °С до +155 °С.

Значения максимального радиуса изгиба являются одним из важнейших показателей, определяющих удобство работы с изделием. Требования к нему для РВД каждой категории также определяются в европейских стандартах.

Рукав высокого давления – эффективное решение для применения в строительных работах, сельском хозяйстве, горно-шахтной, лесной и нефтегазовой промышленности. Чтобы узнать цену нп РВД, выберите конкретный рукав и нажмите кнопку "Уточнить цену", либо позвоните в наше ближайшее региональное представительство по телефону.

высокий пульс давление низкое какое лекарство

высокий пульс давление низкое какое лекарство

Тэги: гипертония 3 ст риск 4, купить высокий пульс давление низкое какое лекарство, кардилайт купить в Хабаровске.

высокий пульс давление низкое какое лекарство

таблетки валерианы понижают давление, методика массажа при гипертонической болезни, какая группа при гипертонии, таблетки от давления повышенного папазол, артериальное давление у беременных

таблетки для снижения пульса при нормальном давлении

таблетки от давления повышенного папазол Повышенное сердцебиение при низком давлении встречается очень часто. Как правило, такая симптоматика может наблюдаться в случае обильной кровопотери, травматического, анафилактического и другого генеза шокового состояния. Низкое давление и высокий пульс может быть симптомом вегето-сосудистой дистонии. В этом случае у больного ярко выражена бледность кожных покровов и слизистых оболочек, возникает частое головокружение и тошнота. На фоне пониженного кровяного давления может развиваться тахикардия, которая сопровождается повышенным сердцебиением, болями в области желудка и сердца. Многие больные жалуются на появление необоснованного чувства страха и тревожность. Низкое кровяное давление также известно как гипотония. Люди с показателем около 90/60 или меньше обычно имеют низкое кровяное давление. Некоторые люди, которые имеют низкое кровяное давление, испытывают крайне неприятные симптомы. Обычно это различные внешние причины или болезни, реже гипотония бывает самостоятельной болезнью. Лекарства для лечения высокого кровяного давления (гипертонии) и для лечения болезни Паркинсона часто формируют гипотонию. Если ваш лечащий врач подозревает, что причина в состоянии сердца, недостаточности надпочечников или нервном заболевании, вас могут направить в больницу для дальнейшего обследования и лечения. Лекарства от тахикардии при пониженном давлении: медикаменты и народные средства. Содержание. Причины высокого пульса при пониженном давлении. Симптомы. Как лечить тахикардию при низком давлении? Препараты для снижения пульса без снижения давления. Успокоительные препараты. Медикаментозные препараты. Постепенно развивается аритмия. Единичные случаи повышенного пульса — реакция на усталость, недосыпание и т. д. Когда симптомы становятся постоянными, то нужна помощь врача. При любых аритмиях проверяют функцию щитовидной железы. Иногда нарушение пульса начинается на фоне ее сбоя. Ниже или выше этих границ — предупреждение об отклонениях в организме. К более опасным явлениям медики относят замедленное биение — брадикардия. Учащенный пульс — тахикардия, когда мозг испытывает нехватку кислорода. Все, что выше — учащенный пульс. Диагноз тахикардия взрослому ставят, когда его пульс превышает 90 ударов. Как бороться с тахикардией. Тахикардия и давление: возможные причины учащения пульса при нормальном, низком и высоком показателях. Содержание статьи. Есть ли связь между пульсом и давлением. При каком давлении чаще бывает тахикардия. Клинический случай. Частый пульс и гипотония. Тахикардия при нормальном давлении. Гипертензия и учащенное сердцебиение. 5 важных советов гипертонику с тахикардией. Есть ли связь между пульсом и давлением. Пульс – важный биомаркер, который помогает оценить функционирование всего организма. Частота сердечных сокращений индивидуальна для каждого человека. В среднем она составляет 60-80 ударов в минуту. О том, как понизить высокий пульс, рассказывает врач-терапевт, специалист в области кардиологии.Ю. Шишонин. Принимать лекарства следует только по назначению врача. Поделиться: Добавить в избранное. Только у нее при высоком пульсе обычно давление повышенное, а сейчас , наоборот, низкое. Не понизит ли анаприлин давление еще больше. Сохранить. Оксана, чтобы повысить низкое давление, нужно: лечь в постель так, чтобы ноги оказались выше головы. Для этого подложите под голени свернутое толстое одеяло или парочку подушек. Причем, ваша постель должна находиться в проветриваемом помещении. Причины пониженного давления. Болезни, вызывающие низкое давление и высокий пульс, низкое давление и низкий пульс. Помощь при вегетативном кризе. Низкое давление: причины, возможные патологии, первая помощь. Если у человека наблюдаются высокий пульс (научные названия – тахикардия, учащенный пульс) или низкий пульс (научные названия – замедленный пульс, брадикардия) на фоне низкого давления, ему необходимо пройти комплексное обследование, так как эти сочетания нередко указывают на серьезные проблемы со здоровьем. Начните с посещения терапевта. После постановки точного диагноза врач порекомендует, что нужно делать для улучшения самочувствия и лечения выявленной патологии. Низкое давление и высокий пульс могут привести к серьезным проблемам в работе сердечно-сосудистой системы – например, к аритмии. Высокий пульс диагностирует интенсивную работу сердца, вынужденного быстро прокачивать большие объемы крови. Вялые сосуды не обеспечивают продвижения крови с нормальной скоростью. Нагрузка на сердце увеличивается многократно. Низкий пульс при нормальном давлении не является гипотонией. Если же низкий пульс наблюдается при гипотензии – это является симптомом очень серьезных заболеваний, таких как ишемическая болезнь сердца. Как распознать приставку гипо. У гипотонии много лиц. артериальное давление у беременных подача давления портальная гипертония

гипертония 2 стадии 2 степени таблетки для снижения пульса при нормальном давлении средство для понижения давления лекарство гипертония 3 ст риск 4 кардилайт купить в Хабаровске таблетки валерианы понижают давление методика массажа при гипертонической болезни какая группа при гипертонии

Нужно понимать, что эта патология опасна не только своими проявлениями, но и последствиями. Если не заниматься ее лечением, это может привести к инфаркту, инсульту и другим заболеваниям, для которых характерен внезапный летальный исход. Антагонисты кальция бывают дигидропиридиновые и недигидропиридиновые. У всех препаратов группы механизм действия заключается в препятствии вхождения ионов кальция в гладкомышечные клетки периферических сосудов и мышечные волокна сердечной мышцы. В результате происходит расслабление периферических сосудов, снижение артериального давления. Необходимо запомнить: несмотря на наличие одного общего эффекта, представители разных групп отличаются. Нужно понимать, что эта патология опасна не только своими проявлениями, но и последствиями. Если не заниматься ее лечением, это может привести к инфаркту, инсульту и другим заболеваниям, для которых характерен внезапный летальный исход. Возрастные нормы артериального давления у взрослых постепенно увеличиваются, и только в пожилом возрасте они по показателю несколько снижаются по сравнению с предыдущим этапом. Допустимые данные имеют свою динамику у детей – из таблицы ниже видно, что норма по детским возрастам (с первого дня рождения до десяти лет) изменяется значительно быстрее. Нормальные показатели артериального давления: td41-50 /td41-50. Артериальное давление — один из основных показателей деятельности сердечно-сосудистой системы. Оценка здоровья любого человека начинается именно с измерения его артериального давления. У давления есть верхняя и нижние границы. Так называемое верхнее давление — это систолическое давление, то есть давление в период сокращения сердца. Нижнее — диастолическое, то есть давление в период расслабления сердечной мышцы. Артериальное давление формируется за счёт большого количества факторов. Справка. Кровяное давление (АД) – не постоянная величина. Показатели давления могут изменяться в зависимости от ряда факторов. Даже у одного и того же пациента в течение суток наблюдаются колебания АД. Например, утром после пробуждения кровяное давление может быть низким, после обеда оно может начать подниматься. У детей кровяное давление ниже, чем у взрослых людей. С возрастом возрастает риск развития артериальной гипертензии. В таблице указаны нормы давления (по возрасту). Причины высокого давления. Существует также множество заболеваний, одним из симптомов которых является повышенное давлен. Нормы артериального давления по возрастам у мужчин и женщин. Если брать во внимание возрастной фактор, в норме кровяное давление у детей ниже, чем у взрослых. С возрастом у людей обоих полов и систолическое, и диастолическое давление повышается. Происходит это в связи с развитием в кровеносных сосудах возрастных изменений. Существуют различия и по половому фактору. Нормы показателей артериального давления у мужчин и женщин в зависимости от возраста Методика измерения артериального давления. Кровяное давление может сильно разниться при активном движении и в состоянии покоя, однако обычно оно приходит в норму в течение 10 минут после физической нагрузки. Для его измерения используют ручной, автоматический или полуавтоматический манометр (тонометр). Чтобы не допустить ошибки, перед измерением стоит воздержаться от употребления крепких напитков, кофе, излишней двигательной активности. Аномально низким значением для взрослых является показатель 100/60 и ниже. В норме артериальное давление у взрослого человека держится в пределах 110/65 — 120/75 мм рт. ст. Нормы АД для людей разных возрастов. Дети и подростки: 0-2 недели — 90/45. Артериальное давление (АД) – один из самых главных показателей состояния здоровья человека. По нему судят о работе сердца и сосудов, а в сочетании с другими симптомами – о течении заболевания и эффективности лечения. Давление в кровеносных сосудах организма влияет на другие органы и ткани. Нормальное давление для среднестатистического взрослого и относительно здорового человека – АД 110/70 мм рт. ст.: соответственно, нижнее давление равняется 70 мм рт. ст., а верхнее – 110. Между этими двумя показателями разница должна составлять примерно 30-40 мм рт. ст. – эта характеристика носит название пульсовое давление в сосудах и связывает такие показатели как давление и пульс. Артериальное давление (АД) – это давление, которое кровь оказывает на стенки сосудов. По значениям АД врачи оценивают состояние здоровья человека и его жизнеспособность. Поэтому читателями будет полезна информация, как снизить артериальное давление в домашних условиях быстро и эффективно. Узнавайте, отчего появляются скачки показателя и как это понять без тонометра. 5 шагов, как быстро снизить давление в домашних условиях. Стойкое повышение АД называют артериальной гипертонией – это болезнь, что требует постоянного обследования у кардиолога. Повышение отметок до 180/120 мм.рт.ст – гипертонический криз. В этой ситуации больному требуется срочная госпитализация и лечение в стационаре. - Какие физиологические параметры характеризует артериальное давление у человека? - Для начала разберём, что такое артериальное давление, из чего оно состоит. Это давление, которое оказывает кровь на стенки кровеносных сосудов, в частности артерий. Кровь движется по замкнутой системе эластических трубок, то есть сосудов, и центральный орган, который обеспечивает данный процесс,- сердце. Артериальное давление является одним из важнейших показателей состояния здоровья. Его значение в норме может колебаться в небольших пределах. Малейшее отклонение от этих границ нередко сигнализирует о патологическом состоянии. Выявление недуга на начальной стадии поможет предотвратить процесс его развития. Итак, верхнее и нижнее давление — разница, норма, возможные причины отклонений будут рассмотрены ниже. Что такое артериальное давление — как правильно измеряется. Являясь одним из основных критериев оценки работы кровеносной системы, артериальное давление (АД) зависит от упругости сосудистых стенок и мощности выброса крови при сжатии сердечной мышцы.

высокий пульс давление низкое какое лекарство

средство для понижения давления лекарство

Многие ошибочно предполагают, что гипертоническая болезнь характерна только для пожилых людей. Но это не так. Последнее время от нее страдает все больше и больше молодых. Причем среди пациентов находятся и дети. Любое волнение или небольшой стресс может стать причиной скачка артериального давления, в результате чего появляется целый «букет» неприятных симптомов – головокружения, приливы жара, потливость, головные боли, шум в ушах и т.д. Но те, кто уже успел купить в аптеке Кардилайт, знают, что с ним можно быстро избавиться от всех признаков болезни и не бояться, что очередной скачок АД застанет врасплох. Можно ли найти лучшие таблетки от повышенного давления, чтобы они помогали добиться заветных значений 120/80? Алена Парецкая. Соответственно, уже понятно, что единого метода лечения гипертонии не существует. Поэтому и таблетки от повышенного давления врач подбирает индивидуально, из огромного множества препаратов, которые сегодня продаются в аптеках, как без рецепта, так и строго по рецепту врача. Многие из лекарств, применявшиеся 30 - 50 лет назад уже вышли из обращения, они не включены в современные протоколы терапии из-за риска побочных эффектов и осложнений (например, Клофелин или Резерпин). Высокое давление: симптомы, лечение. Повышенное давление - распространенный симптом с которым не зависимо от возраста часто сталкиваются люди. Некоторые не чувствуют его вовсе, поэтому годами живут с нависшей опасностью. Кто-то напротив, придает значение даже немного пошатнувшимся значениям, которые носят ситуативный, временный характер и не требуют специальных мер. Классификация препаратов от повышенного давления. В зависимости от достигаемого эффекта, лекарства от АД делятся на следующие группы: АПФ (ингибиторы ангиотензин-превращающего фермента). Обратите внимание, что артериальная гипертензия требует комплексного подхода к лечению. Для назначения эффективной и безопасной терапии важно знать не только особенности организма пациента, но и взаимодействие лекарственных средств. №1 – Небиволол-Тева (Teva, Венгрия). Повышенное из-за гормонального дисбаланса артериальное давление не снижается при приеме снижающих давление препаратов. При подтверждении диагноза на КТ и МРТ надпочечников назначается хирургическое или гормональное лечение. Коарктация аорты. Повышенное давление — основная причина внутричерепных нетравматических кровоизлияний, ишемического инсульта, гипертонической энцефалопатии, когнитивных нарушений и деменции. Почки. Нарушения в работе почек могут быть и причиной, и следствием артериальной гипертензии. Если лечение прекратить, то высокое давление, а вместе с ним неприятные симптомы, риск осложнений возвращаются. При лечении очень важен контроль уровня давления и ведение пациентом дневника, в котором фиксируются его показатели. Это позволяет подобрать оптимальное лечение, точно оценить его эффект. В наши дни создано большое количество лекарств, снижающих давление. Рассмотрим основные группы этих лекарств. Опасность высокого давления для организма, причины развития гипертонии. Виды применяемых лекарств при острых и хронических нарушениях, их механизмы действия и эффективность. Почему необходимо снижать давление. Снижение артериального давления — необходимая часть лечения гипертонии, имеющей различное происхождение. Делать это необходимо не только для улучшения самочувствия, но и для устранения опасных состояний: криза Повышение давления выше возрастной нормы правильно называть артериальной гипертензией. Если давление повышается часто или длительно, а при обследовании выявить причины этого не удается, то ставят диагноз гипертоническая болезнь. Если у человека есть какое-либо заболевание, которое явилось причиной повышения давления (например, черепно-мозговая травма в прошлом, болезни почек и др.), то говорят о вторичной артериальной гипертензии. Однако в просторечие все случаи повышенного давления часто называют гипертонией. Симптомы, диагностика и лечение гипертонической болезни (гипертония) в Москве в ФНКЦ ФМБА. Запись на консультацию, прием к врачу на сайте и по +7 (499) 725-44-40. Как лечить гипертонию на всех стадиях. Обеспечить лечение необходимо на самой ранней стадии — сразу после того, как было замечено эпизодическое повышение давления, не допуская развития заболевания. Гипертония 2 степени. Регулярное повышение давления до высоких значений и первые признаки поражения органов-мишеней служат основанием для обязательного назначения лекарственной терапии. Наиболее выраженные признаки высокого давления в этом случае выглядят так: Головная боль различной интенсивности. Приступы тошноты. нарушение эрекции у мужчин; нарушение менструального цикла у женщин. Причин, по которым давление может повышаться, может быть много, вот перечень наиболее распространенных из них. Повышенное давление – это не приговор. Наиболее высокое давление фиксируется при выходе крови из левого желудочка сердца. Попадая в сосуды давление постепенно уменьшается, а в венах — становится минимальным. При измерении АД учитывают 3 показателя. Диагностика и методы лечения. Для постановки диагноза требуется несколько измерений АД в разное время суток. Поэтому к врачу уже следует прийти с дневником, где будут зафиксированы показатели кровяного давление за последнюю неделю. высокий пульс давление низкое какое лекарство. подача давления. Отзывы, инструкция по применению, состав и свойства. Поэтому и таблетки от повышенного давления врач подбирает индивидуально, из огромного множества препаратов, которые сегодня продаются в аптеках, как без рецепта, так и строго по рецепту врача. Многие из лекарств, применявшиеся 30 - 50 лет назад уже вышли из обращения, они не включены в современные протоколы терапии из-за риска побочных эффектов и осложнений (например, Клофелин или Резерпин). Для поддержания показателей в безопасных границах нужно выбрать лучшие таблетки от повышенного давления, но делать это следует только после выставления точного диагноза и только совместно с терапевтом или кардиологом. Рейтинг топ-15 по версии КП. Самые эффективные лекарства для быстрого снижения давления. Какие таблетки лучше помогают? Полный список и описание средств. Как сбить АД и что пить для профилактики осложнений?. После 45 лет у кого-то отмечаются лишь эпизоды повышения давления, а некоторым уже ставят диагноз гипертензия. Средства для лечения недуга назначают пожизненно. В начале болезни пациенты ограничиваются одним препаратом, а при прогрессировании терапию комбинируют. Это необходимо для предотвращения осложнений: инфаркта, инсульта. По этой причине гипертоникам необходимо знать, какие таблетки от высокого давления самые эффективные и быстро помогают. Содержание статьи. Когда нужно вызвать врача на дом при повышении давления? Общепринятые показатели АД – 120/80. Параметры могут незначительно варьировать в зависимости от времени суток, физической активности и возраста человека. Предлагаем ознакомиться с информацией о том, какие таблетки лучше от повышенного давления в том или ином случае. Чтобы выбрать наиболее подходящее средство, следует опираться на имеющиеся показания и свойства медикамента. ТОП лекарств от повышенного давления. Самые лучшие таблетки от повышенного давления при артериальной форме гипертензии. Нет необходимости в коррекции начальной дозы для пациентов, страдающих почечной недостаточностью. Какие препараты понижают давление. За высоким давлением нужно ежедневно следить. Высокие показатели тонометра – первый признак риска развития тромбов и, как следствие, инсульта. В норме значения артериального давления должны быть близки к идеальным – 120/80 мм рт.ст. При пониженном давлении эти показатели опускаются до 100/0 мм рт.ст. Небольшое повышение до значений 130/90 мм рт.ст. может говорить о волнении или временном перевозбуждении. Но если тонометр никогда не показывает числа меньше 130/90 – нужно обращаться к врачу. Эффект от разового приема таблетки отмечается пациентом уже спустя час, а ее действие сохраняется на протяжении суток. К основным функциям Лизиноприла относят Действительно, зачем пить таблетки, если чувствуешь себя хорошо? Увы, частота осложнений гипертонии не зависит от того, чувствуете вы её или нет. Гипертония может вызывать серьезные осложнения. Средства для снижения давления нужны почти всем пациентам с гипертонией. На начальной стадии болезни, при незначительном повышении давления, иногда удаётся привести показатели в норму изменением образа жизни (диета, снижение веса, борьба со стрессами, физическая активность). Но большинство пациентов всё же нуждаются в постоянном приёме лекарств. Если лечение прекратить, то высокое давление, а вместе с ним неприятные симптомы, риск осложнений возвращаются. Поэтому таблетки от высокого давления должны быть дома у каждого гипертоника. После постановки диагноза гипертония первое, что должен сделать каждый больной, это изменить образ жизни: правильно питаться, соблюдать диету, похудеть до нормального веса, отказаться от употребления алкоголя, курения, ограничить потребление соли. Больные с высокой степенью риска осложнений здоровья при повышенном давлении должны обязательно принимать лекарства от гипертонии. По утверждению ученых, принимать таблетки от давления лучше всего вечером перед сном, гипотензивный эффект лекарственного средства при этом окажется намного сильнее. Принимать гипотензивные препараты – лекарства снижающие артериальное давление. Когда нужно начинать постоянный прием таблеток?. Если Ваше давление в основном Выше 140/90, пусть это даже будет 150/95 и особенно если периодически бывают кризы таблетки уже нужно принимать. Принцип лечения артериальной гипертонии состоит в том, чтобы на фоне приема лекарств уровень артериального давления не выходил за пределы нормальных значений, сто создает условия для нормального функционирования всех жизненно важных органов и систем организма. Прежде чем выпить таблетки для быстрой нормализации давления, необходимо измерить его. При разных показателях показаны разные понижающие гипертонические средства. Чем снять глазное и артериальное давление, пациенту должен подсказать квалифицированный врач. Самыми популярными в списке препаратов от давления являются таблетки. Это объясняется удобством их использования в любом месте, где бы человек ни находился. Однако при очень высоком давлении врачи отдают предпочтение уколам. Нельзя пить препараты для понижения давления при нормальных и пониженных показателях. К прочим противопоказаниям относятся: индивидуальная непереносимость Лекарства для снижения давления. ипертоническая болезнь — это патология, которой по последним исследовательским данным страдает каждый третий человек из десяти. Опасность заболевания состоит в том, что часто оно приводит к осложнениям — инфарктам и инсультам. Поэтому лекарства для снижения давления уже многие годы выпускаются всеми фармацевтическими компаниями. Препараты-диуретики. Эффект лекарственных препаратов диуретического характера основан на выводе из организма излишек жидкости и, как итог, снижении кровяного давления. Примеры препаратов данной группы: Циклометиазид, Лазикс, Ксипамид, Маннитол, Изобар и многие другие лекарственные препараты.

Даже незначительно повышенное артериальное давление означает высокий риск инсульта

У прегипертоников риск развития инсульта на 55% выше, чем у людей с нормальным артериальным давлением, показало первое масштабное исследование клинической статистики четырех стран — США, Индии, Японии и Китая, заставляющее кардинально пересмотреть риски, связанные с «немного повышенным давлением».

Официальный статус клинического термина прегипертония получила относительно недавно — в 2003 году в седьмом докладе Объединенного национального комитета США по профилактике, диагностике и лечению повышенного артериального давления.

В медицинском сообществе этот доклад вызвал неоднозначную реакцию, так как фактически вводил новую категорию пациентов с несколько повышенным (в верхнем систолическом диапазоне 120—139 мм рт. ст. и 80—89 мм рт. ст. в нижнем дистолическом), но находящимся в пределах нормы артериальным давлением. При этом рекомендации комитета по профилактике и коррекции прегипертонии — посредством здоровой диеты, снижения веса и ведения здорового образа жизни — оставались самыми что ни на есть размытыми.

Научная клиническая медицина — практическая дисциплина, стремящаяся быть по возможности максимально точной в определениях, что считать болезнью, а что — состоянием, лишь угрожающим в таковую вылиться.

Рассуждая абстрактно, каждый миллиметр выше 120/80 мм рт. ст. повышает риск развития сердечно-сосудистых заболеваний и инсульта.

Вопрос в том, насколько, то есть с какого момента, уровень артериального давления следует диагностировать как патологически высокий и угрожающий здоровью. На практике такой общепринятой точкой отсчета считается уровень выше 140/90 мм рт. ст.: именно в этом случае ставится диагноз «гипертония» (точнее, эссенциальная гипертония, поскольку в 2—4% случаев повышенное артериальное давление является симптомом других заболеваний) и назначается лечение.

А вот какие риски несет в себе «серая зона» между нормальным показателем давления и высоким и можно ли вообще выделять ее в отдельную категорию заболеваний — оставалось непонятным, поскольку статистика рисков была здесь неизвестна, у каждого врача по поводу угроз прегипертонии было свое мнение, а научный консенсус отсутствовал.

Сейчас этот пробел устранен благодаря большой работе, проделанной группой физиологов под руководством профессора Брюса Овбиагеле из медицинской школы при Университете Сан-Диего (США).

Судя по полученным результатам, опубликованным в журнале Neurology,

прегипертония — все-таки болезнь, а не «немножко повышенное давление», не грозящее ничем серьезным.

Или, может быть, грозящее, но неизвестно чем.

Группа Овбиагеле провела анализ данных двенадцати масштабных мониторингов, охвативших 518 тысяч человек, в том числе испытавших инсульты, из четырех стран — США, Японии, Индии и Китая, чье состояние здоровья отслеживалось в промежутках от 2,7 до 32 лет. Доля прегипертоников колебалась в 12 исследованных группах в пределах 25—46%. Для сравнения, доля прегипертоников среди населения США составляет 31%, то есть артериальное давление выше нормального фиксируется у каждого третьего американца.

Отфильтровав посторонние «вклады» в риск инсульта (в виде других заболеваний, пожилого возраста, лишнего веса, вредных привычек и т. д.), исследователи установили, что независимо от пола, национальности, типа повышенного артериального давления (систолического или дистолического) и природы инсультов (ишемической или геморрагической)

риск заработать инсульт у прегипертоников на 55% выше, чем у людей с нормальным артериальным давлением.

При этом у тех, чье давление оказывается в опасной близости к красной черте 140/90 мм рт. ст., риск повышается уже на 79%.

Это очень высокие цифры, оставляющие тем, кто считает свои «немножко повышенные» 130/85 мм рт. ст. чем-то несерьезным, в два раза меньше шансов на то, что им удастся избежать инсульта со всеми вытекающими с тем же успехом, что и тем, у кого давление в норме.

«На протяжении многих лет диапазон артериального давления, составляющий зону риска, все время понижался. Теперь в нее входит все, что выше 115—120 мм рт. ст.», — отмечает руководитель программы по исследованию инсультов Университета Сан-Диего Томас Хеммен, не принимавший участия в исследовании, которое он называет «прорывом»: «Нам требуется новая методика в диагностике прегипертонии и больше знаний, чтобы выработать эффективные методы коррекции. И проделанная работа — первый шаг в этом направлении».

13 сентября 16:49

Хеммен и Овбиагеле отмечают, что

пока нет никаких свидетельств, что медикаментозное снижение повышенного артериального давления в случае прегипертонии способно предотвратить инсульт.

Впрочем, то же самое, по их словам, относится и к смене образа жизни.

Как бы то ни было, новое исследование, по мнению авторов, должно еще сильней сподвигнуть прегипертоников отказаться от вредных привычек.

«Молодые люди и люди среднего возраста должны регулярно проверять свое артериальное давление», резюмируют врачи. «И любое повышение давления — это сигнал тревоги, а также повод хорошенько задуматься о своем здоровье и привычках — не менее серьезный, чем у гипертоников. Контроль за весом, потреблением соли, отказ от курения, излишков алкоголя и более подвижный образ жизни — вот на что следует обратить внимание в первую очередь».

Профилактика артериальной гипертензии — Профилактика заболеваний и ЗОЖ — Бюджетное учреждение Ханты-Мансийского автономного округа - Югры

Профилактика артериальной гипертензии

Под артериальной гипертензией понимают повышение артериального давления свыше 140 и90 ммрт. ст. При отсутствии лечения гипертоническая болезнь приводит к увеличению риска возникновения ишемической болезни сердца, инсультов, поражения почек, увеличению общей смертности.

Гипертоническую болезнь, как и любое хроническое прогрессирующее заболевание легче предупредить, чем лечить. Поэтому профилактика гипертонии, особенно для людей с отягощенной наследственностью, является задачей первой необходимости.

В первую очередь о профилактике гипертонической болезни стоит задуматься всем, у кого артериальное давление находится в пределах высокой или пограничной нормы, особенно это касается молодежи и подростков

Профилактика артериальной гипертензии бывает первичной и вторичной.

    Под первичной подразумевается предупреждение возникновения болезни. Этих методов профилактики должны придерживаться здоровые люди, у которых есть высокий риск развития гипертонии (наследственность, работа). Но не только они, все должны жить в соответствии с принципами первичной профилактики АГ, ведь эта болезнь зачастую настигает в самый нежданный момент даже тех, у кого нет неблагоприятной наследственности и других факторов риска.

Первичная профилактика гипертонической болезни включает в себя:

  • Нормализация функции центральной нервной системы (предотвращение стрессов).
  • Чёткий распорядок дня (постоянное время подъёма и отхода ко сну).
  • Упражнения на свежем воздухе и лечебная физкультура (длительные прогулки на свежем воздухе, езда на велосипеде, умеренная работа на огороде).
  • Ежедневные нагрузки в зале и дома.
  • Нормализация сна (сон длительностью до 8 часов).
  • Рациональное питание. Тщательно считайте потреблённые с пищей килокалории, не допускайте излишнего потребления жиров. Жиров можно употреблять в сутки не более 50 –60 граммов, причём 2/3 из них должны составлять жиры растительного происхождения: кукурузное, подсолнечное масло. Ограничить продукты, содержащие большое количество животных жиров – цельное молоко, сливочное масло, сметана. В рационе должно быть достаточное количество белков: нежирные сорта рыбы, птицы, снятое молоко, творог, кефир и др. Необходимо ограничить приём легкоусвояемых углеводов: сахар, мёд, изделия из сдобного теста, шоколад, манную, рисовую крупы.
  • Снижение веса (при ожирении). Без снижения веса, говорить о профилактике гипертонии не приходится. Нельзя пытаться резко похудеть, снижать массу тела можно на 5 – 10 % в месяц.
  • Отказ от курения!!!
  • Снижение употребления поваренной соли (употреблять не более6 граммовв день).
  • Потребление продуктов питания с большим содержанием солей калия, кальция и магния (нежирный творог, петрушка,  фасоль, чернослив, свекла, запечённый картофель, курага, изюм без косточек.)
  • Ограничение потребления спиртных напитков.

     Вторичная профилактика проводится у пациентов, у которых артериальная гипертензия установлена как диагноз. Ее цель - предотвращение возникновения осложнений. При этом данный вид профилактики включает в себя два компонента: не медикаментозное лечение артериальной гипертензии и антигипертензивную (лекарственную) терапию. Не медикаментозное лечение, в принципе, соответствует первичной профилактике, только с более жесткими требованиями. Если наследственность и окружающую среду каждый отдельный человек изменить не в состоянии, то образ жизни и питание - вполне. Лекарственная терапия - назначенные доктором препараты, которые целенаправленно действуют на высокий уровень давления, снижая его. Пациенты с артериальной гипертензией должны строго придерживаться рекомендаций врача  и принимать препараты по назначению, предупреждая тем самым риск развития осложнений.

      К профилактике артериальной гипертензии можно отнести систематический контроль уровня давления утром и вечером. Неотступное следование рекомендациям лечащего врача, своевременное обращение к нему в случае ухудшения состояния.

Помните! Болезнь легче (и дешевле) предупредить, чем лечить.

Депздрав развеял самые популярные мифы о гипертонии

Всемирный день борьбы с артериальной гипертонией отмечается 13 мая. Существует множество мифов относительно этого заболевания. Самые популярные из них развеял врач-кардиолог поликлиники №180 Департамента здравоохранения Москвы Николай Серебряков.

Миф №1: Жить «под давлением» не опасно

Артериальная гипертония длительное время может не сказываться на здоровье и не беспокоить человека. Но в это время могут возникать необратимые последствия в органах-мишенях: почках, головном мозге, сердце, сосудах. В свою очередь они могут привести к тяжелым осложнениям в виде инсультов и инфарктов. Жить «под давлением» нельзя. Необходим жесточайший контроль уровня своего давления.Он не должен превышать показателя 140/90 мм ртутного столба. Повышенное давление может сопровождаться умеренной симптоматикой в виде головных болей. Многие не придают этому значения, и принимают обезболивающее, не понимая, что это проявление гипертонии.

Миф №2: Гипертонией страдают только пожилые люди

Это далеко не так. Как правило, в группе риска развития гипертонии входят мужчины старше 55 лет и женщины старше 65 лет. Но заболевание распространено в молодом возрасте. Для них характерна вегето-сосудистая дистония, которая в последствие может вызвать тяжелые проявление гипертонии. Нередко молодые люди сталкиваются с вторичными гипертониями -заболеваниями, которые становятся причиной гипертонии.

Миф №3: Нормальное давление - у каждого свое

Понятия «индивидуальное давление» не существует. На самом деле, каждому человеку нужно достигать значений не больше 140/90 мм ртутного столба. При лечении давление снижается до нормальных оптимальных значений. Иногда приходится слышать от пациентов вместе с жалобами на самочувствие фразу: «Мне не нужно ничего снижать, ведь это мое давление и с ним я хорошо себя чувствую». Действительно, на начальной стадии снижения давления могут возникать такие побочные эффекты, но чтобы его нормализовать нужно, привыкнуть к этому состоянию. Исключение – лица пожилого возраста и люди, имеющие сопутствующие патологии. Для них мы рекомендуем снижать давление исключительно до показателей, которые они хорошо переносят.

Миф №4: Гипертония – мужское заболевание

Очень частое заблуждение. Женский пол подвержен точно также как и мужской. Все из-за того, что во время климактерического периода женщины защищены от большинства проблем сердечно-сосудистой системы за счет действия эстрогенов. Они снижают уровень активности холестерина, благоприятно воздействуют на сосуды. Однако женщины наиболее подвержены артериальной гипертонии в момент формирования менопаузы.Сама артериальная гипертензия может развиваться вследствие длительного стресса, эмоциональных нагрузок и тяжелой работы. К сожалению, от этих факторов никто не застрахован.

Миф №5: Чеснок вылечит от гипертонии

Употребляя в пищу чеснок невозможно избавиться от гипертонии. Одно время чеснок очень активно рекомендовали пациентам после перенесенного инфаркта. Считается, что он улучшает артериологические показатели. В этом есть определенная польза, но его нельзя использовать как препарат антикоагулянт. При гипертонии хорошо употреблять продукты с высоким содержанием калия и магния. Например, клюкву, бруснику, крупнозерновые продукты, каши. Также нужно отказаться от соли. Этот минерал задерживает жидкость в организме.Бывают случаи, когда пациенты, отказываясь от употребления соли и у них снижается уровень давления до нормальных значений. В лечении артериальной гипертензии нужно начинать с коррекции факторов риска: отказа от курения, снижения веса, нормализации углеводного обмена, занятий спортом. Коррекция питания дает достаточно хорошие результаты, помогает уже в начальной стадии развития артериальной гипертензии. Если человек соблюдает все эти правила, но нормальных цифр давления не достигает – это серьезный сигнал для того, чтобы обратиться к врачу.

Миф №6: Артериальная гипертония передается по наследству

В этом правда есть. Один из факторов риска гипертонии – наследственность. Врач-кардиолог всегда спрашивает пациента, есть ли у него родственники наследственный характер гипертонии.

Миф №7: Если давление повышено, его нужно быстрее снизить

Сбивать ничего не нужно. Необходимо научиться контролировать. Конечно, в случае если давление превышает допустимого значения нужно немедленно вызвать скорую помощь. Пациент, который купирует состояние самостоятельно, должен помнить, что неправильно подобранная медикаментозная терапия может стать причиной нарушения микроциркуляции крови. Это может спровоцировать необратимые последствия.

Что такое системы высокого давления и как они влияют на нашу погоду?

К Кайл Эллиотт, метеоролог AccuWeather

Когда погода сухая, спокойная и приятная, вы обычно можете поблагодарить системы высокого давления за то, что они не допускают штормовой и дождливой погоды.

Система высокого давления - это, по сути, поток сухого опускающегося воздуха по часовой стрелке, который обычно проникает в область за отходящей штормовой системой. Системы высокого давления можно связать со струйным потоком, найдя области, где струя выходит на север.

Реактивный поток - это, по сути, атмосферная река воздуха, расположенная на уровне, где курсируют реактивные самолеты. Скорость ветра в реактивном потоке часто достигает 250 миль в час.

На восточной стороне высокого давления ветры, идущие с севера, обычно уносят более холодный воздух на юг из северных широт.

Ветры дуют с юга на западной стороне с высоким давлением и приносят более теплый воздух на север из более тропического климата.

Самые спокойные условия и самое солнечное небо находятся в центре системы высокого давления, где воздух опускается наиболее эффективно и согревается при этом.

Чаще всего высокие давления перемещаются по земному шару с запада на восток. Тем не менее, эти системы могут иногда менять курс или «прогибаться» и останавливаться в каком-либо регионе на целых пару недель.

Именно когда эти системы становятся полупостоянными над юго-восточной Канадой и / или Гренландией в зимние месяцы, струйный поток направляется на юг в центральные и восточные Соединенные Штаты, а также в некоторые части Европы. Такой тип погоды может вызвать разрушительные метели и привести к резким похолоданиям как в Европе, так и на востоке США.С.

«Системы высокого давления могут помочь укрепить Nor'easters, направляя влагу из Атлантического океана в эти штормы», - сказал старший метеоролог AccuWeather Алекс Сосновски.

«В других случаях влага может образовываться на южной стороне областей высокого давления», - добавил он. «Зимой эта влажность может способствовать образованию полос сильного снега с подветренной стороны от Великих озер».

Другой пример, когда высокое давление может испортить погоду, возникает, когда образуется туман, который задерживается в долинах на несколько дней.

«Легкий ветер и холодный влажный воздух, скованный у земли, приводят к этому стойкому туману, который является обычным явлением в широких обширных долинах на западе Соединенных Штатов зимой», - говорит Сосновский.

Сосновский упомянул, что туман, созданный таким же образом, может занять большую часть дня, чтобы сгореть в глубоких долинах Аппалачей осенью, особенно в сентябре и октябре.

В летние месяцы системы высокого давления становятся более надежными и полупостоянными над центральной частью Атлантического и Тихого океанов.

Высота над Атлантикой, которую метеорологи считают «высотой Бермудских островов», может привести к опасным длительным волнам тепла в коридоре Interstate 95, от Бостона до Вашингтона, округ Колумбия, когда она становится аномально сильной или смещается ближе к восточному побережью. .

Две волны тепла, одна в августе 2001 года, а другая в июле 2011 года, побившие рекорды на востоке США, были прямым результатом аномально сильного Бермудского максимума. В Ньюарке, штат Нью-Джерси, 22 июля 2011 года, на пике этой аномальной жары, была установлена ​​рекордно высокая температура в 108 градусов по Фаренгейту.

«Эти огромные и почти стационарные области высокого давления могут удерживать спокойный ветер, чистое небо и невыносимо жаркий воздух на месте дольше недели, поэтому относительно высокая концентрация выбросов транспортных средств и промышленных предприятий от Среднего Запада до Северо-Востока не имеет никакого значения. ", - сказала метеоролог AccuWeather и блогер по качеству воздуха Фейт Эхертс. «В результате может развиться ситуация с ухудшением качества воздуха».

Высота Бермудских островов также играет ключевую роль в движении тропических штормов и ураганов в Атлантическом бассейне.

Восточные ветры к югу от Бермудского хребта заставляют многие тропические системы двигаться на запад от восточной Атлантики до Карибского моря и / или Мексиканского залива. Высота Бермудских островов может в конечном итоге поставить опасные тропические циклоны на встречу с материковой частью США.

Когда Бермудский Высокий сдвигается к востоку от своего типичного положения около Бермудских островов, острова Бермудские острова могут быть наиболее подвержены прямому удару со стороны тропической системы. Южные ветры к западу от сильных тропических систем поворачивают на север быстрее, к Бермудским островам, чем если бы высокие ветры находились прямо над островами.

Сезон летних муссонов на юго-западе США часто запускается и / или усиливается системой высокого давления над равнинами.

«Захваченная влага, которая ежедневно перерабатывается, может привести к грозам над Скалистыми горами и юго-западными штатами», - сказал Сосновский.

Таким образом, несмотря на то, что системы высокого давления традиционно обеспечивают приятную солнечную погоду, во многих случаях они могут усилить или создать нежелательную или потенциально опасную для жизни ситуацию.

Расширение партнерского модуля

Сообщить об опечатке

Высокое глазное давление и глаукома

Я слышал, что глаукома вызывается высоким глазным давлением, и что оставленная без лечения глаукома может вызвать слепоту. При каком давлении я ослепну?

Глаукома - это многофакторное сложное заболевание глаз с такими специфическими характеристиками, как повреждение зрительного нерва и потеря поля зрения.Хотя обычно присутствует повышенное внутриглазное давление (так называемое внутриглазное давление или ВГД), даже у пациентов с нормальным уровнем ВГД может развиться глаукома.

Не существует определенного уровня повышенного глазного давления, который определенно приводит к глаукоме; И наоборот, не существует более низкого уровня ВГД, который бы полностью исключил риск развития глаукомы у человека. Вот почему ранняя диагностика и лечение глаукомы являются ключом к предотвращению потери зрения.

Измерение давления в глазах

Глазное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба (мм рт. Ст.).Нормальное глазное давление колеблется в пределах 12-22 мм рт. Ст., А глазное давление более 22 мм рт. Ст. Считается более высоким, чем нормальное. Когда ВГД выше нормы, но у человека нет признаков глаукомы, это называется глазной гипертензией.

Высокое глазное давление само по себе не вызывает глаукому. Однако это значительный фактор риска. Лица, у которых диагностировано повышенное глазное давление, должны регулярно проходить комплексное обследование зрения у офтальмолога для выявления признаков начала глаукомы.

Повышенное ВГД

Человек с повышенным ВГД упоминается как подозреваемый в глаукоме из-за опасений, что повышенное глазное давление может привести к глаукоме. Термин «подозрение на глаукому », «подозреваемый » также используется для описания тех, у кого есть другие данные, которые могут потенциально, сейчас или в будущем, указывать на глаукому. Например, подозрительный зрительный нерв или даже наличие сильной семейной истории глаукомы может поставить человека в категорию подозреваемого в глаукоме.

Потеря зрения из-за глаукомы возникает, когда глазное давление слишком высоко для конкретного человека и повреждает зрительный нерв. Возникший в результате ущерб не может быть отменен. Обычно в первую очередь поражается периферическое (боковое) зрение. Изменения зрения могут быть настолько постепенными, что их не заметить, пока не произойдет значительная потеря зрения.

Со временем, если глаукому не лечить, центральное зрение также будет уменьшено, а затем потеряно; так чаще всего замечают нарушение зрения из-за глаукомы.Хорошая новость заключается в том, что с глаукомой можно справиться, если ее выявить на ранней стадии, а при медикаментозном и / или хирургическом лечении большинство людей с глаукомой не потеряют зрение.

-

Статья Джеймс К. Цай, MD . Д-р Цай - президент Нью-Йоркского глазного и ушного госпиталя на горе Синай и председатель отделения офтальмологии Медицинской школы Икана на горе Синай в Нью-Йорке, штат Нью-Йорк. Эта статья «Best of Gleams» впервые появилась в январском номере журнала Gleams за 2008 год.

Лед под высоким давлением | PNAS

Abstract

H 2 O будет более устойчивым к металлизации, чем считалось ранее.На основе компьютерных поисков эволюционных структур мы находим последовательность новых стабильных и метастабильных структур для основного состояния льда в режиме 1–5 ТПа (от 10 до 50 Мбар) в статическом приближении. Ранее предложенная структура Pbcm заменяется фазой Pmc 2 1 при p = 930 ГПа, за которой следует предсказанный переход к кристаллической структуре P 2 1 при p = 1,3 ТПа. . Эта фаза с более высокой координацией на O и H стабильна в широком диапазоне давлений, достигая 4.8 ТПа. Мы тщательно анализируем геометрические изменения в рассчитанных структурах, особенно коробление на H в мотивах O-H-O. Все структуры являются изолирующими - химия прожигает глубокую и (с увеличением давления) прочную дыру в плотности состояний вблизи самых высоких занятых электронных уровней, которые могли бы быть составными металлическими решетками. Металлизация льда в наших расчетах происходит только в районе 4,8 ТПа, где наиболее стабильной становится металлическая фаза C 2/ m . В этом режиме нулевые энергии, намного превышающие типичные различия энтальпий, предполагают возможное плавление H-подрешетки или даже всего кристалла.

Фазовая диаграмма H 2 O демонстрирует значительный набор стабильных и метастабильных кристаллических фаз, а также два аморфных льда (1). Земной эксперимент продолжает находить новые фазы (2). Есть также веские космохимические причины думать о фазах высокого давления H 2 O - лед является основным компонентом внешних планет в нашей солнечной системе, предположительно образуя очень плотные слои вокруг скалистых ядер Нептуна и Урана (3, 4). И вполне вероятно, что лед будет составной частью экзопланет аналогичного или большего размера, которые открываются в настоящее время (5, 6).

Известные и предполагаемые структуры льда

Поскольку лед сжимается при низких температурах из его гексагональной фазы Ih при P = 1 атм, он претерпевает серию фазовых переходов между различными молекулярными структурами. Ожидается, что при давлении около 120 ГПа лед достигнет упорядоченной по водороду фазы, льда X (7–10), в которой отдельные молекулы H 2 O больше не различимы. Вместо этого атомы водорода расположены посередине между ближайшими соседними атомами кислорода, которые, в свою очередь, занимают узлы объемно-центрированной кубической решетки.Расстояния O-H во льду X больше, чем внутримолекулярные расстояния O-H в изолированной молекуле воды или во льду Ih.

При еще более высоких давлениях лед X, как было обнаружено при моделировании молекулярной динамики, уступает место структуре Pbcm (11) между 300 и 400 ГПа. Недавно расчеты симметричных структур, в которых водород занимает средние точки между ближайшим и ближайшим соседним атомом кислорода, обнаружили фазовые переходы от Pbcm к структуре Pbca и Cmcm при 760 и 1550 ГПа соответственно (12).Последний также был рассчитан как металлический. Здесь мы представляем несколько новых фаз льда, рассчитанных на устойчивость при давлениях выше 1 ТПа. Мы считаем, что наиболее стабильные фазы являются изолирующими, поэтому давление перехода для металлизации льда превышает 4,8 ТПа (что соответствует ~ 12-кратному сжатию).

Методология поиска

Нахождение термодинамически устойчивых структур для твердых тел заданной стехиометрии - заведомо трудная задача (13), которая остается верной даже для переходов между структурами основного состояния, как будет рассмотрено ниже.Когда химическая интуиция (14) терпит неудачу, один из возможных методов эффективного и действенного отбора образцов конфигурационного пространства твердотельных структур для данной стехиометрии использует генетические или эволюционные алгоритмы. Такие алгоритмы первоначально использовались для изолированных молекул и кластеров (15–17), но также и для расширенных систем (18, 19). Генетические или эволюционные алгоритмы полагаются на концепции, заимствованные из биологической эволюции, чтобы определить местонахождение глобального минимума на поверхности потенциальной энергии. Здесь мы используем программу с открытым исходным кодом XtalOpt (20) для выполнения поиска структуры на основе эволюционного алгоритма.Для предложенной структуры энтальпии рассчитываются с помощью теории функционала плотности (DFT) с программным пакетом VASP (21), используя параметризацию Perdew-Burke-Ernzerhof плотности обменно-корреляционной энергии (22) и Projector Метод расширенных волн (PAW) для описания электрон-ионного взаимодействия (23, 24). Мы используем «жесткие» наборы данных PAW с крайними радиусами обрезания для водорода и кислорода 0,8 и 1,1 радиуса Бора соответственно. Использовалось ограничение по энергии плоской волны 800 эВ, и зоны Бриллюэна отбирались с линейной плотностью k-точек 20 Å .

Мы провели поиск структуры при p = 1 ТПа и p = 2 ТПа с Z = 4 молекулы на элементарную ячейку и использовали вышеупомянутые структуры льда X, Pbcm и Cmcm , как а также случайные структуры в качестве отправных точек для работы эволюционного алгоритма. В качестве проверки поиск структуры при p = 2,5 ТПа с Z = 8 молекул (удвоение элементарной ячейки) и поиск структуры при p = 5.0 ТПа с Z = 4 молекулами, обе засеянные всеми ранее обнаруженными низкоэнтальпийными структурами, не привели к новым структурам.

Новые льды при более высоких давлениях: энтальпии

Мы обнаружили несколько новых кристаллических структур льда; они существенно изменяют фазовую диаграмму, которую до сих пор создавала теория для основных состояний при давлениях выше p = 1 ТПа. На рис. 1 приведены расчетные энтальпии на H 2 O при различных давлениях до 2,5 ТПа. Структура Pmc 2 1 с четырьмя молекулами на элементарную ячейку энтальпически предпочтительна по сравнению с ранее предложенной структурой Pbca выше p = 930 ГПа, а выше p = 1300 ГПа заменяется структурой P 2. 1 структура, также с четырьмя молекулами на элементарную ячейку.Примечательно, что относительная стабильность льда P 2 1 быстро увеличивается по сравнению со всеми ранее известными структурами.

Рис. 1.

Относительные энтальпии основного состояния известной и новой фаз кристаллов льда. Движение нулевой точки не учитывается. Верхняя горизонтальная ось показывает объемное сжатие фазы Pmc 2 1 относительно льда XI (H-упорядоченная фаза льда в основном состоянии) при P = 1 атм (25).

В дополнение к этим наиболее стабильным структурам, мы обнаружили множество других структур при p = 2 ТПа, причем все они более стабильны, чем любые ранее предложенные структуры.Энтальпии наиболее конкурентоспособных новых структур также показаны на Рис. 1. Структурные детали новых фаз перечислены в SI Приложение , Таблица SM1; соответствующее уравнение состояния V (p) приведено в приложении SI , рис. S1.

Структурные признаки ледяных структур около 1 TPa

Начнем со структуры Pmc 2 1 , которая в наших расчетах является наиболее стабильной фазой (не намного, и об этом позже) в диапазоне p = 1 к 1.3 ТПа. Структура Pmc 2 1 , показанная в правом столбце рис. 2, в отличие от структуры Pbcm , льда X и других фаз льда при более низких давлениях, не имеет двух взаимопроникающих четырехкратно скоординированных сетей с водородными связями. . Вместо этого весь кристалл соединен попарными мостиковыми связями O-H-O.

Поместив структуру Pmc 2 1 в последовательность со структурами льда X и Pbcm , вырисовывается картина (см.рис.2), который освещает переход с ростом давления от трехмерных взаимопроникающих сетей к двумерным гофрированным листам (12). При переходе от льда X к Pbcm топология мостиковых связей O-H-O остается той же, но соседние слои в плоскости ab срезаны относительно друг друга, в то время как все мостиковые связи остаются линейными. При переходе от Pbcm к Pmc 2 1 , связи OHO в половине этих слоев перестраиваются, образуя связи OHO в другом направлении (примерно они меняются от оси b к оси a ). ), тем самым соединяя ранее независимые сети.Эти связи являются изогнутыми (угол O-H-O составляет θ = 146 ° при p = 1,2 ТПа), и атомы O, которые участвуют в выпученных связях, значительно отклоняются от идеальной тетраэдрической координации.

Рис. 2, SI Приложение , Рис. S2 иллюстрируют эту структурную последовательность и роль структуры Pmc 2 1 как преемника структур Pbcm и , а также как предшественника структуры Структура CMCM , в которую она преобразуется примерно при p = 2.3 ТПа, если бы не множество других, более стабильных структур, которые обсуждаются ниже. Мы обнаружили, что путь прямого интерполяционного перехода между структурой Pbcm и структурой Pmc 2 1 при p = 700 ГПа должен преодолеть барьер перехода всего 0,11 эВ на молекулу (что можно сравнить с нулевым значением. -точечная энергия 1,00 эВ на молекулу, см. ниже).

Структуры выше 1 TPa

При p = 1,3 TPa структура P 2 1 становится наиболее устойчивой структурой и остается таковой до 4.8 ТПа. Структура P 2 1 , см. Рис. 3, представляет собой трехмерную сеть со связями O-H-O. Это первая стабильная ледяная структура, в которой атомы O явно более чем четырехкратно координированы с атомами H; это, в свою очередь, означает, что атомы H более чем двукратно координированы с соседними атомами O.

Рис. 3.

Различные виды конструкции P 2 1 . Слева: по оси c ; посередине: две подрешетки (см. текст) по оси и ; справа: наложение подрешеток, вид вблизи оси c .

Если координационное число определяется с помощью определения «наибольшего зазора» в гистограммах расстояния между соседями, то все атомы O в структуре P 2 1 пятикратно координированы с атомами H, и, таким образом, половина атомов H в кристалл троекратно координирован с соседними атомами O (см. SI Приложение , Рис. S3 для графиков гистограмм). Соединения O-H, изображенные на рис. 3, соответствуют этому определению координации.

Структура P 2 1 повторяет структурные элементы, видимые в структурах с более низким давлением: половина ее атомов O образуют линейные цепочки вдоль оси b (изогнутые вдоль c ), см. Среднюю рамку на рис.3. Эти цепи имеют почти линейные связи O-H-O ( θ = 171 ° при p = 2 ТПа) и являются основным строительным блоком, например, структуры Cmcm , см. SI Приложение , рис. S2. Оставшиеся атомы O образуют сильно искаженную связанную сеть, см. Среднюю рамку на рис. 3 (но даже там воображаемый глаз может обнаружить изогнутые цепи вдоль оси b , связанные через изогнутые и скрученные связи O-H-O).

В правом прямоугольнике на рис. 3 мы показываем обе «подрешетки» вместе: квазилинейные и сильно закрученные цепи чередуются вдоль оси и .Эти две подрешетки, конечно, связаны, и разделение их, как мы, до некоторой степени произвольно. Однако это конкретное разложение структуры показывает, что движет ее стабилизацией: кажется, что изогнутые линейные цепи, соединенные OHO, являются желательной особенностью для льда под давлением, как это происходит в Pbcm , Pmc 2 1 , а также конструкции Cmcm . Однако выше p = 1,3 ТПа, однако предпочтительно, если некоторые из этих цепей «поддаются» и образуют изогнутые, следовательно, более компактные сети.Устойчивость мотива линейной цепи в подрешетке структуры P 2 1 является остатком ее альтернатив более низкого давления. Позже мы вернемся к причинам, по которым ледяные фазы высокого давления предпочитают изогнутые блоки O-H-O.

Структура, тесно связанная со структурой P 2 1 , является второй наиболее стабильной кристаллической структурой в широком диапазоне давлений, см. Рис. 1. Структура фазы показана на рис. 4. Эта фаза очень похожа на P 2 1 , фаза также представляет собой трехмерную сеть, связанную OHO, которая, в зависимости от определения координационного числа O, состоит из двух взаимопроникающих подрешеток (как показано на рис.4) или полностью подключенная сеть. Снова мы можем идентифицировать две подрешетки слегка изогнутых цепочек, идущих вдоль оси b , см. Среднюю рамку на рис. 4. Здесь, в отличие от структуры P 2 1 , где одна цепочка является квазилинейной, а другая одна сильно деформирована, обе цепи умеренно деформированы. Каждый атом O связан с двумя соседними цепочками, образуя две отдельные сети. Один из них показан в правом прямоугольнике на рис. 4: вместо изогнутых цепей с соединениями O-H-O его также можно увидеть как листы колец с общим краем (OH) 6 , соединенных мотивами O-H-O.В любом случае структура показывает нам другой структурный путь от цепочек, связанных линейно O-H-O. В конечном итоге мы находим, что при p = 4,2 ТПа (статический расчет) структура становится нестабильной по сравнению со структурой C 2/ m .

Рис. 4.

Различные виды статической решетки конструкции. Слева: по оси c ; посередине: две подрешетки по оси и ; справа: одна из двух взаимопроникающих сетей.

Было обнаружено, что несколько других новых структур с симметрией Pc , C 2/ c и Fddd находятся в пределах 0.2 эВ / молекула наиболее стабильной структуры P 2 1 . Структурные детали этих фаз приведены в Приложении SI .

Фазовые переходы Около 5 ТПа

Смело продолжая кривые энтальпии наиболее предпочтительных структур P 2 1 и C 2/ м до еще более высоких давлений, мы находим переход от P 2 1 до C 2/ м фаза при p = 4.8 ТПа. Эволюция энтальпий различных фаз до высоких давлений показана на фиг. 5 (обратите внимание, что относительные энтальпии на фиг. 5 теперь относятся к относительным энтальпиям фазы P 2 1 ).

Рис. 5.

Энтальпии основного состояния новых ледяных структур до p = 5 ТПа относительно структуры P 2 1 . Верхняя ось x показывает объемное сжатие структуры P 2 1 относительно льда XI при давлении 1 атм.

Структура C 2/ m тесно связана с фазой Cmcm , см. Рис.6; в то время как последний состоит из уложенных друг на друга гофрированных листов, соединенных внутри посредством мостиковых связок O-H-O, изогнутых внутрь, , первый имеет попарно взаимопроникающие гофрированные листы той же топологии, но внутренне соединенные посредством мостиковых связок O-H-O, которые изгибаются наружу . Одним из следствий этого является то, что структура C 2/ m содержит линейные цепочки атомов H, разнесенные на b /2 вдоль оси b с расстояниями H-H в диапазоне от 1.01 Å при p = 1 ТПа до 0,92 Å при p = 2,5 ТПа и 0,88 Å при p = 4 ТПа.

Рис. 6.

Статическая кристаллическая структура фазы C 2/ m , при p = 2 ТПа. Различные уровни яркости атомов указывают на отдельные подрешетки.

Такие короткие H-H-разделения случаются в диапазоне H-H-разделений в элементарном водороде под давлением, по крайней мере, поскольку последнее приближается в расчетах. В недавней работе МакМэхона и Сеперли с водородом примерно в том же диапазоне давлений, который мы рассматриваем, разделение H-H между 0.87 Å ( p = 1,5 ТПа) и 0,83 Å ( p = 5,0 ТПа) получены для различных структур атомарного водорода (26).

Другой вид структуры C 2/ m состоит в том, что она по своей природе двумерна, с двумя слоями взаимопроникающих листов в плоскости ab , которые не соединены вдоль оси c . Однако, как мы увидим, структурная низкоразмерность не отражается на электронном уровне - и это справедливо также для структуры Cmcm .Мы действительно обнаружили, что структуры C 2/ m и Cmcm при очень высоких давлениях (примерно от p = 4 ТПа и далее) демонстрируют интересную пятикратную координацию атомов O, аналогичную структуре P . 2 1 структура, рассмотренная выше: это происходит, когда соседние гофрированные листы прижимаются ближе друг к другу по оси c (ось b для Cmcm ), и межлистные расстояния OH уменьшаются, чтобы приблизиться к расстояниям OH внутри листа.

Динамические свойства

Чтобы изучить возможные изменения, возникающие в результате отклонений от приближения статической решетки, мы изучили динамическую устойчивость этих новых структур с помощью программы PHON (27), рассчитав матрицы возникающих силовых постоянных в гармоническом приближении (см. Приложение SI. для более подробной информации). Энтальпийно стабильные фазы также динамически стабильны в своих соответствующих диапазонах давлений: Pmc 2 1 для p = 1… 1.3 ТПа и P 2 1 для p ≥1,3 ТПа. Остальные структуры метастабильны. Энергии нулевых колебаний (ZPE) для всех фаз велики и колеблются (для структуры P 2 1 ) от 1,06 эВ / молекулу при p = 1 ТПа до 1,37 эВ / молекулу при p = От 2,5 до 1,70 эВ / молекулу при p = 5 ТПа. Как и следовало ожидать, большая часть этой нулевой энергии находится в движении атомов водорода (например, 1,06 эВ / молекула при p = 2.5 ТПа). Однако различия в ZPE между различными фазами ниже 50 мэВ / молекула и, следовательно, меньше характерных разностей полной энергии между фазами для давлений p ≤ 2,5 ТПа. Однако включение ZPE сдвигает давление перехода для перехода Pbcm Pmc 2 1 на 880 ГПа, а для перехода Pmc 2 1 P 2 1 переход к 1170 ГПа.

Для давлений больше p = 2.5 ТПа, несколько фаз очень близки друг к другу по энтальпии, и включение их ZPE фактически изменяет их энтальпийный порядок. Структура становится наиболее стабильной фазой при p = 3,6 ТПа, и ее переход в фазу C 2/ m не происходит примерно до p = 6 ТПа. SI Приложение , рис. S4 показывает эволюцию кривых энтальпии этих фаз с учетом эффектов нулевой точки. Хотя последние различаются всего на 2,5% (для сравнения e.g., фазы и P 2 1 при p = 3,6 ТПа), этого достаточно, чтобы преодолеть общую разницу энергий между этими фазами и существенно сдвинуть давления перехода и, следовательно, также наступление стабильности металлических лед.

Фононные дисперсионные соотношения и плотность состояний для структуры P 2 1 при p = 2 ТПа показаны в приложении SI , рис. S5. Колебания H-подрешетки достигают частот 150 ТГц, или 5000 см -1 (или более 500 мэВ).Такие частоты довольно высоки, но они разумны, как покажет молекулярная модель, которую мы исследуем ниже.

Металлический лед?

Предыдущие статические расчеты предполагали переход в фазу металлического льда при давлении менее p = 2 ТПа. Мы находим более стабильные фазы в этом режиме давления, и они далеки от металла, хотя полосы достаточно широкие (около 50–55 эВ). Pmc 2 1 , P 2 1 , и структуры рассчитаны как изолирующие, со значительной шириной запрещенной зоны более 3 эВ даже при p = 2.5 ТПа, см. Рис. 7. Продолжается тенденция к увеличению ширины запрещенной зоны в молекулярной и атомарной фазах льда, которая даже первоначально увеличивается до под давлением (25). Единственная обнаруженная нами металлическая структура, C 2/ m , чья запрещенная зона DFT в наших расчетах закрывается при p = 1,1 ТПа, просто неконкурентоспособна в этом режиме давления, см. Рис. 1.

Рис. 7

Вверху: Зазоры DFT для различных статических ледовых структур, до p = 5 ТПа; серая полоса указывает кривую ширины запрещенной зоны глобального минимума (GM).Внизу: электронная плотность состояний (в состояниях на электрон на эВ) для металлической фазы C 2/ m и ее подрешетки O 2-, при p = 4,8 ТПа. Пунктирная линия на графиках плотности состояний показывает плотность состояний свободных электронов на электрон с шириной полосы 60 эВ (слева) и 59 эВ (справа).

Рис. 7 (верхний блок) иллюстрирует традиционное представление о том, что изолирующие фазы, если они могут существовать, предпочтительнее сосуществующих металлических фаз. И что нет корреляции между стабильностью и размером запрещенной зоны для этих изолирующих фаз.

Однако в верхней части диапазона давлений, который мы изучаем статически, при p = 4,8 ТПа, металлическая фаза, C 2/ m , действительно становится более стабильной, чем ее изолирующие конкуренты (динамические эффекты смещают это начало металлизации до еще более высоких давлений). Плотность электронных состояний (DOS) для этой фазы также показана на рис. 7 (нижняя рамка), ее зонная структура - в приложении SI , рис. S6. Ширина валентной полосы при давлении почти 5 ТПа составляет около 60 эВ; DOS очень похожа на свободный электрон при низких энергиях, с небольшими особенностями, соответствующими псевдопотенциалу.Однако на уровне Ферми DOS значительно истощается (для свободных электронов это будет 3/2 E f или 0,025 состояния на электрон на эВ), в результате чего фаза C 2/ m довольно обычный металл даже при таких высоких давлениях. Однако нет никаких признаков низкоразмерного электронного характера, и его также нельзя найти в структуре Cmcm (см. SI Приложение , Рис. S7 для его электронной DOS).

Химия

В то время как P 2 1 является изоляционным, в начале его стабильности p = 1.3 TPa, и его O- и H-подрешетки по отдельности были бы металлическими. Есть два способа подумать об изолирующем характере льда: один - сказать, что образование связи ОН, частично ковалентное, прожигает глубокую щель в плотности состояний на уровне Ферми. В качестве альтернативы, сосуществование O и H в решетке позволяет перенос электронов, который требует электроотрицательность, в сторону формального (H + ) 2 (O 2-) экстремума. Конфигурация этих ионов представляет собой замкнутую оболочку. В любом случае, химия имеет огромное значение.

Даже когда металличность составляет около 5 ТПа, ионная перспектива сохраняет свое значение. Рассмотрим зонную структуру и плотность состояний подрешетки O 2- структуры C 2/ m при 4,8 ТПа - расчет на решетке ионов O 2- в тех же положениях, что и атомы кислорода в C 2/ m , с удаленными атомами H и замененными постоянным фоновым зарядом, компенсирующим избыточный электронный заряд элементарной ячейки - как показано в нижней части рис.7 и в приложении SI , рис. S6. Две электронные структуры - H 2 O и подрешетка O 2- - очень похожи. Поэтому сильно сжатый лед ведет себя как сеть сильно сжатых оксидных ионов - присутствие протонов необходимо, чтобы избежать кулоновского взрыва, но, тем не менее, очень мало меняет электронные свойства. То же самое верно и для изолирующей фазы P 2 1 (см. Приложение SI , рис. S8). O 2- изоэлектронен неону; возможно, это делает менее удивительным то, что лед остается изолирующим при очень высоком давлении.

Является ли вода более или менее полярной под давлением?

Вода в ее протяженных фазах имеет повышенный дипольный момент по сравнению с одиночной молекулой (28, 29) (хотя может быть разумным иметь некоторые оговорки в отношении определения электростатических моментов в близких частях молекулярного кристалла, особенно при высоких давлениях) . В структурах за пределами льда X, которые мы изучаем, нет идентифицируемых молекул воды. Но мы все еще можем думать об ионности компонентов O и H. Присвоение электронной плотности отдельным атомам при использовании базисных наборов плоских волн представляет собой сложную задачу.Здесь мы решили проецировать плотность валентного заряда на атомные сферы вокруг каждого атома, который только что соприкасается; то есть, радиусы сфер O и H r O и r H настроены так, чтобы складывать кратчайшее расстояние OH при каждом давлении, с r O = 2 × r H (примерно кубические корни из расчета валентных электронов атома / иона). Затем мы масштабируем эти локализованные количества электронов так, чтобы они в сумме равнялись количеству электронов в элементарной ячейке.Если мы сравним полученные таким образом плотности / заряды электронов (см. SI Приложение , рис. S9), мы обнаружим небольшое снижение ионности под давлением и для всех конкурирующих фаз высокого давления. В частности, плотность валентных электронов на O (которая должна составлять шесть электронов для нейтрального атома) снижается с 7,22 при 2 ТПа до 7,12 при 4,8 ТПа.

Мы также пытались присвоить атомам заряды с помощью топологического анализа электронной плотности (30, 31). Мы получаем электронные плотности, аналогичные тем, которые были обнаружены с помощью описанного выше метода - с еще менее выраженной тенденцией при повышенном давлении и с сильно искаженными атомно-центрированными доменами вокруг атомов O.

Здесь мы могли бы упомянуть общую озабоченность по поводу электронной плотности в сильно сжатой материи, и это относится к плотности валентных электронов по мере того, как мы удаляемся от ядер. Такие деформации были впервые обнаружены для элементарного лития (32) и с тех пор наблюдались для других элементных структур. Мы тщательно искали это явление во льду и обнаружили, что даже при самых высоких давлениях нет максимума плотности в межузельном пространстве между атомами.

Почему водород становится «нелинейным» при высоких давлениях?

Прогресс, который мы видим в структурах H 2 O по мере повышения давления, имеет некоторые ожидаемые особенности, а также некоторые необычные.Ожидаемая особенность - повышение координации по О и Н, начиная с двухкомпонентной молекулярной координации по кислороду и однокоординированным атомам водорода. В структуре льда X мы находим четырехкоординацию (в H) в точке O и двухкоординацию в точке H. И, как мы видели, более высокое давление приводит нас к еще более высокой координации в точке O и в H. Особенность, которую мы находим в структурах, развивающихся после льда X, заключается в том, что связь OHO становится все более нелинейной в точке H. Почему возникает эта нелинейность? Мы исследовали этот эффект с помощью молекулярной модели, показанной на рис.8. Две молекулы воды были собраны вместе в классической схеме водородных связей, за исключением того, что центральная единица O-H-O сохранялась симметричной (оба разделения OH сохранялись одинаковыми) и линейной. Разделение OO (суррогат давления) было затем изменено, и затем были рассчитаны нормальные моды колебаний для центрального атома H [здесь с использованием набора программ Gaussian, функционала обменно-корреляции B3LYP и расширенных базисных наборов с тройным дзета (33–1). 36)].

Рис. 8.

Частоты колебаний для атома H в центральном положении мостиковой связи O-H-O (см. Текст).

На рис. 8 нормальная мода (виброн) на высоте около 1400 см -1 - это изгибное колебание OHO, а нарастающая более высокочастотная мода - это асимметричное растяжение. Если мы позволим центральному водороду отклониться от равенства слева и справа или колинеарности OHO, это действительно произойдет за пределами области 2,52 Å ≥r (OO) ≥2,03 Å . При более длительном разделении O-O водород останется линейным (или, по крайней мере, близким к линейному), но будет двигаться ближе к одному кислороду, при более коротком O-O он выйдет за линию или искривится.В рассчитанных фазах льда начало устойчивости симметрично связанного льда X находится при p = 120 ГПа, при r OO = 2,27 Å ; и первые изогнутые связи O-H-O во льду возникают при p = 800 ГПа в структуре Pbca , где r OO = 1,97 Å . Обратите внимание на то, как хорошо появление мнимых частот в простой молекулярной модели теперь согласуется с этим началом отклонения от симметричной линейной геометрии для O-H-O.Еще более простой анзац, предложенный нам рецензентом, где и O-H, и O-O взаимодействие описываются потенциалами Морзе (37), качественно приводит к одному и тому же результату (подробности см. В приложении SI ).

Но остается вопрос: почему водороды отключаются? Мы думаем, что ответ заключается в том, что под давлением нужно дополнительно увеличивать координацию O в других атомах кислорода , а не только атомах водорода . И это проще всего сделать, согнув атомы водорода.

Высокая энергия нулевой точки и возможная жидкая фаза

Как мы видим в молекулярной модели, обсужденной выше, колебания H вдоль оси OHO действительно достигают существенного значения 5000 см -1 и более (превышающих 0,6 эВ ), если атомы кислорода приведены в пределах r OO = 1,80 Å или меньше. Эта энергия находится на вершине частотного спектра для фазы P 2 1 при p = 2 ТПа, см. Приложение SI , рис.S5. Соответственно, могут ли высокие нулевые колебательные энергии, связанные с этим движением H, затем, возможно, привести к плавлению подрешетки H или даже всей кристаллической структуры льда при достаточно высоких давлениях? Явление возвратного плавления под давлением было недавно обнаружено, например, в щелочных металлах Li и Na (38-40), и сообщалось о диссоциации горячей плотной воды и различной подвижности ее составляющих H и O как из моделирования и эксперимента молекулярной динамики (41–43).

В поддержку идеи холодного суперионного льда высокого давления можно упомянуть, что типичный барьер для согласованной диффузии атомов H между узлами решетки в структуре P 2 1 при p = 2 ТПа составляет всего 0,7 эВ (для сравнения с 0,5 эВ в приближении водорода и гармоник, основанном на энергии нулевой точки). Несомненно, существует множество кристаллических фаз с очень похожими энтальпиями образования при p ≥4 ТПа, а энергии нулевой точки также намного больше, чем их разности энтальпий.Нетрудно представить, что, по крайней мере, протоны использовали бы движение нулевой точки, чтобы принять колеблющуюся смесь кристаллических фаз; т.е. жидкость, и в этом контексте замена водорода дейтерием может быть весьма показательной. Либо для воды, либо для тяжелой воды вопрос о металлизации, которая, возможно, возникла раньше, в связи с диффузионным или подрешеточным расплавленным состоянием, тогда становится весьма актуальным.

Выводы

Подводя итог, мы обнаружили ряд новых фаз основного состояния льда при чрезвычайно высоких давлениях, но, возможно, типичных для некоторых планетарных условий.Предлагается пересмотренная фазовая диаграмма для льда в режиме давления ТПа с фазовым переходом в структуру Pmc 2 1 при p = 0,93 ТПа с последующим переходом в структуру P 2 1 при p = 1,3 ТПа. Обе эти фазы представляют собой изоляторы с большим зазором. Ясно, что взаимодействие O и H имеет значение - химия «сжигает» большую и стойкую (под давлением) дыру в верхних слоях плотности состояний двух металлических подрешеток, O и H.Или, наоборот, способность переносить электроны от H к O делает сжатый H 2 O очень отличным от его нейтральных подрешеток.

В новых льдах высокого давления, которые мы предлагаем, мы видим тенденцию изгибаться или сгибаться в H в мотивах O-H-O, явление, которое мы прослеживаем в связи с повышенной координацией, обеспечиваемой этим движением. Металлизация льда не обнаруживается до p = 4,8 ТПа в статических расчетах (и даже выше, когда динамические эффекты оцениваются на уровне гармонического приближения), когда структура C 2/ m , это связано с недавно предложенная структура Cmcm , становится наиболее стабильной фазой.Эти открытия, особенно «отсроченная» металлизация льда, должны иметь значение, выходящее за рамки рассмотренных здесь основных состояний и, следовательно, для моделирования недр некоторых массивных газовых планет. Существует еще одна возможность, которая также заслуживает дальнейшего изучения, а именно то, что из-за возможного начала диффузии H (или D) льды под высоким давлением могут принимать жидкие состояния. После завершения нашей работы нам стало известно о нескольких новых исследованиях ледовых фаз высокого давления (44–46). Структуры, полученные в этих исследованиях, в основном согласуются с нашими.

Выражение признательности

Андреас Херманн хотел бы поблагодарить Петера Швердтфегера за проявление его интереса к исследованиям воды и льда под высоким давлением. Мы благодарим двух рецензентов за их комментарии. Наша работа была поддержана EFree, исследовательским центром Energy Frontier Research Center, финансируемым Министерством энергетики (номер награды DESC0001057 в Корнелле) и Национальным научным фондом через гранты CHE-03 и DMR-05. Выражаем благодарность за вычислительные ресурсы, предоставляемые Cornell NanoScale Facility (при поддержке Национального научного фонда через грант ECS-0335765) и сетью TeraGrid (предоставляемой Национальным центром суперкомпьютерных приложений через грант TG-DMR060055N).

Сноски

  • Вклад авторов: A.H., N.W.A. и R.H. разработали исследование; A.H. и R.H. провели исследование; A.H. внесла новые реагенты / аналитические инструменты; A.H., N.W.A. и R.H. проанализировали данные; и A.H., N.W.A. и R.H. написали статью.

  • Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

  • Эта статья содержит вспомогательную информацию на сайте www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073/pnas.1118694109/-/DCSupplemental.

Плата трубопроводных систем высокого давления

По вопросам, связанным с лицензиями или повышением квалификации, обращайтесь по адресу [email protected]

Совет по трубопроводным системам высокого давления принимает и изменяет нормы и правила для трубопроводов высокого давления; рассматривает и выдает запросы на окончательные интерпретации; регулирует лицензирование или регистрацию подрядчиков, работающих по трубопроводу высокого давления, подмастерьев и других лиц, занимающихся проектированием, установкой и изменением систем трубопроводов высокого давления; и консультирует комиссара Министерства труда и промышленности относительно требований к образованию для инспекторов трубопроводов высокого давления.

Правление состоит из 13 членов, включая комиссара Министерства труда и промышленности и 12 членов, назначаемых губернатором.

Заседания совета директоров начинаются в 10 часов утра. Личных встреч не будет из-за пандемии COVID-19. См. Статут Миннесоты 13D.021 для получения информации о требованиях к удаленным встречам. Встречи будут проводиться Webex. Просмотр инструкций Webex: интерактивные инструкции и возможность печати. Чтобы убедиться, что вы можете подключиться, попробуйте войти в систему как минимум за пять минут до начала встречи.Свяжитесь с Линди Логан по адресу [email protected] или 651-284-5912 для получения дополнительной информации, если вы не можете подключиться к собранию или быть добавленным в список рассылки уведомлений о собрании.

Если вы хотите обратиться к правлению во время открытой части собрания форума, заполните форму запроса открытого форума и отправьте Линди Логан по адресу [email protected] как минимум за час до начала собрания. встреча.

8 июля 2021 г., 10:00, инструкции по собранию Webex

Материалы встречи

Встречи 2021 года
окт.14, 2021 Повестка дня Минут
8 июля 2021 г. Повестка дня Минуты
8 апреля 2021 г. Повестка дня Минуты
14 января 2021 г. Повестка дня Минуты
2020 встреч
8 октября 2020 г. Повестка дня Минут
9 июля 2020 г. Повестка дня Минуты
9 апреля 2020 г. Отменено Повестка дня Минуты
янв.9, 2020 Повестка дня Минуты
Встречи 2019
10 октября 2019 г. Повестка дня Минуты
11 июля 2019 Повестка дня Минуты
11 апреля 2019 Повестка дня Минуты
10 января 2019 г. Повестка дня Минуты

Практика проведения зеленых встреч

Штат Миннесота стремится свести к минимуму воздействие этого события на окружающую среду, следуя практике экологических встреч.DLI сводит к минимуму воздействие своих мероприятий на окружающую среду, следуя практике экологических встреч. DLI рекомендует вам использовать электронные копии раздаточных материалов или распечатывать их на двухсторонней бумаге, не содержащей хлора, на 100% пост-потребительской бумаге.

Подкомитеты правления

Даты собраний могут быть изменены на основании голосования совета директоров. Все подкомитеты совета директоров собираются в те же дни, что и обычное правление, за исключением случаев, когда созываются специальные собрания.

Предыдущее нормотворчество

Окончательные распоряжения Совета ГЭС

Назначение в правление

Лица, заинтересованные в назначении в Совет HPPS, должны подавать заявление по мере появления вакансий, а уведомление о вакансии объявляется Государственным секретарем.Запросы можно отправлять по адресу [email protected]

Запрос на получение уведомлений о рассмотрении правил

DLI ведет список людей, которые зарегистрировались для получения уведомлений о процедурах агентских правил.

Operando Исследование под высоким давлением CuZn-катализаторов с контролируемым размером для реакции синтеза метанола

Синтез порошковых катализаторов

НЧ с контролируемым размером были синтезированы методом инкапсуляции инкапсуляции мицелл. Растворы монодисперсных мицеллярных НЧ получали растворением [поли (стирол) -блок-поли- (2-винилпиридин), PS-P2VP, Polymer Source Inc.] полимеры в толуоле и перемешивали в течение 2 дней. Параллельно соли металлов CuCl 2 · 2H 2 O (Sigma Aldrich), ZnCl 2 (Alfa Aesar) или Zn (OAc) 2 (Sigma Aldrich) диспергировали в тетрагидрофуране и перемешивали в течение 2 дней. Использовали номинальные атомные отношения Cu: Zn = 70: 30. Затем растворы, содержащие соли металлов, включали в мицеллярные растворы и перемешивали еще 2 дня. Молекулярные массы PS-P2VP и отношения полимерной головы (P2VP) к соли металла приведены в дополнительной таблице 1.

Высота НЧ была определена с помощью АСМ (микроскоп Bruker MultiMode 8) на пластинах SiO 2 / Si (111), покрытых окунанием, после удаления полимера кислородной плазмой (0,3 мбар) (рис. 1а и дополнительный рисунок 1).

НЧ Cu и Cu 0,7 Zn 0,3 наносили на нанокристаллические порошки путем пропитки их растворами начальной влажности. В качестве носителей используются коммерческие SiO 2 (химикаты STREM), γ-Al 2 O 3 (Inframat Advanced Materials) и ZnO / Al 2 O 3 (содержащие 10% моль Al 2 O 3 ), синтезированный осаждением Zn и Al в соответствии с вариантом метода, описанного в другом месте 41 .Для этого 12,34 г Zn (CH 3 CO 2 ) 2 и 2,52 г Al (NO 3 ) 2 · 9H 2 O растворяли в 60 мл деионизированной воды. Затем по каплям добавляли 1 M Na 2 CO 3 до достижения значения pH 9. Через 1 ч раствор промывали, фильтровали и сушили с получением белого порошка. На заключительном этапе порошок прокаливали при 600 ° C. Рентгеноструктурный анализ показал только рефлексы, соответствующие цинкиту (ZnO).

Температуры прокаливания и чистоты (удаления полимерного углерода) после прокаливания наночастиц, нанесенных на оксидные порошки, были определены термогравиметрическим анализом (ТГА) (см. Дополнительный рисунок 2).Катализаторы прокаливали в течение 6 ч во вращающейся трубчатой ​​печи в потоке 20% O 2 в Ar при температурах, полученных из анализа ТГА.

Содержание металлов в синтезированных порошках (после прокаливания) определяли масс-спектрометрией с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS). Для подготовки образцов для ICP точное количество прокаленного порошкового катализатора растворяли в 10 мл смеси 1: 1: 3 H 2 SO 4 , HNO 3 и HCl. Этот раствор переваривали в микроволновой печи (Anton Paar GmbH, Multiwave GO) при 180 ° C в течение 30 минут.Затем раствор дополнительно разбавляли водой. Результаты измерений ICP приведены в дополнительной таблице 2.

ТЕМ-изображение

ТЕМ- и STEM-изображения образцов до и после реакции были получены с использованием микроскопов в Институте Фрица Габера (Thermo Fisher Talos F200X, JEOL ARM200F, работала на 200 кВ) в Берлине, в Ernst Ruska-Centrum (FEI Titan 80-200, работает на 200 кВ) в Юлихе и в Рурском университете (JEOL JEM-2800) в Бохуме. Образцы после реакции были визуализированы путем переноса их в инертной атмосфере в перчаточный бокс и загрузки их на сетки из золота с дырчатой ​​углеродной пленкой.Образцы переносили в ТЕМ Talos с помощью вакуумного переносного держателя. Эта процедура гарантировала отсутствие воздействия воздуха / O 2 после реакции. Для STEM-анализа с помощью микроскопа FEI Titan 80-200 с поправкой на Cs-зонд использовали полуугол зонда 25 мрад и внутренний полуугол сбора детектора 88 мрад для достижения условий темного поля с большим углом в кольце. . Композиционные карты были получены с помощью EDX с использованием четырех симметричных кремниевых дрейфовых детекторов с большим телесным углом. Дополнительные карты STEM EDX показаны на дополнительных рисунках 3–5.

Определение характеристик XRD

Картины XRD были записаны с использованием дифрактометра Bruker-AXS D8 Advance, оборудованного источником Cu K α и позиционно-чувствительным энергодисперсионным детектором LynxEye XE-T. Картины XRD записывались в режиме непрерывного сканирования в диапазоне 2θ от 20 до 90 ° с шагом 0,02 ° и изменяемой конфигурацией щелей расходимости, обеспечивающей постоянное освещение образца.

Уточнение по Ритвельду было выполнено с использованием программного пакета TOPAS ® (Bruker-AXS) для анализа дифракционных картин с учетом инструментального уширения, нулевой ошибки и смещения образца.Из-за структурной сложности Al 2 O 3 на дифрактограмме CuZn / Al 2 O 3 уточнение по Ритвельду не проводилось. Кроме того, сигналы дифракции от носителя SiO 2 рассматривались как свертка отдельных пиков, что делало невозможным количественное определение по Ритвельду. Результаты экспериментов XRD показаны на дополнительном рисунке 6 и в дополнительных таблицах 3–6.

Каталитические испытания

Каталитическую активность измеряли в проточном реакторе высокого давления с неподвижным слоем.Около 50 мг катализатора разбавляли ~ 300 мг SiC (соотношение 6: 1) и затем помещали в стальную трубку, облицованную стеклом. Перед испытанием все катализаторы восстанавливали путем пропускания 10% H 2 в He в течение 2 часов при 245 ° C. Активность измеряли при давлениях 20, 40 и 60 бар и температурах 220 ° C, 250 ° C и 280 ° C. Реакционная газовая смесь состояла из 10% CO, 4% CO 2 , 72% H 2 и 14% He, который использовали в качестве внутреннего стандарта. Общий поток составлял 17 мл / мин. Продукты реакции измеряли в режиме онлайн с помощью газовой хроматографии (ГХ) с помощью газового хроматографа Agilent Technologies 7890B, оборудованного пламенно-ионизационным детектором и двумя детекторами теплопроводности.Все указанные значения являются средними по крайней мере трех последовательных инъекций. Для того, чтобы катализатор оставался свободным от никеля, использовали ловушку для карбонила. Наша ловушка для карбонила представляет собой трубку из нержавеющей стали, заполненную SiC, которая нагревается до 300 ° C. Ловушка была размещена на линии CO непосредственно перед тем, как происходило смешивание с другими газами. Отсутствие Ni после реакции было подтверждено TEM-EDX.

Значения производства метанола нормализованы с использованием содержания Cu (граммы Cu) в порошковом катализаторе, определенного с помощью ICP-MS.На дополнительном рисунке 7 показаны дополнительные результаты, полученные во время каталитических измерений. Активность каждого катализатора измеряли на нескольких последовательных стадиях реакции. После восстановления катализатор охлаждали до 220 ° C и вводили смесь реагентов, затем в реакторе повышали давление до 20 бар. Затем реакционную способность измеряли при 220 ° C, 250 ° C и 280 ° C, каждый температурный шаг длился 8 часов. После этого катализатор охлаждали до 220 ° C перед переходом к следующему давлению.Эту процедуру повторяли для точек данных 40 и 60 бар для полного цикла всех стадий реакции.

На начальных стадиях реакции каталитическая активность не была стабильной, и требовался длительный период активации (50–140 ч) до достижения стационарного режима работы. Статистические данные для всех катализаторов включены в основной текст (рис. 5a) и на дополнительный рисунок 7. Активность катализаторов Cu / SiO 2 и Cu / ZnO / Al 2 O 3 составляла Было обнаружено, что оно относительно быстро становится стабильным, так как уже во время шага при 40 бар никаких серьезных изменений не наблюдалось.Для катализаторов, нанесенных на γ-Al 2 O 3 , стабилизация заняла больше времени, и катализатор показал стабильные значения образования метанола только во время стадии реакции 60 бар. Во время активации катализаторов Cu / SiO 2 , Cu / ZnO / Al 2 O 3 , Cu / Al 2 O 3 и CuZn / Al 2 O 3 производство и селективность в отношении метанола возрастают, и они достигают устойчивого состояния после первого цикла всех условий реакции.Данные, представленные на рис. 5, показывают результаты второго цикла для всех условий реакции после достижения устойчивого состояния. Однако период активации для катализатора CuZn / SiO 2 больше, чем для других катализаторов, поскольку он не становится стабильным во время первого прогона при всех температурах и давлениях реакции. По этой причине мы оставались при одном условии реакции (280 ° C и 40 бар) до достижения стационарного состояния, что в данном случае заняло 150 часов (см. Рис. 5b). То же самое было сделано для сравнения с катализатором CuZn / Al 2 O 3 (см.рис.5б). Используя знания, полученные в ходе экспериментов XAS, мы можем сделать вывод, что это медленное изменение, которое ускоряется при более высоких температурах, связано с образованием металлической фазы Zn. Другой уникальной особенностью активации катализатора CuZn / SiO 2 является то, что образование метанола сначала увеличивается со временем, как и для всех других катализаторов, но затем только для этого катализатора активность снижается через ~ 50 ч. Последующее снижение каталитической активности образца CuZn / SiO 2 может быть связано с восстановлением Zn, которое было обнаружено только для этого катализатора.Значения, приведенные на рисунке 5a и дополнительном рисунке 7, собираются после периода активации, во время работы в установившемся режиме, когда не наблюдались изменения активности с течением времени.

Пустой реактор также тестировался перед каждым экспериментом, чтобы убедиться в отсутствии какого-либо фонового вклада или остатков от предыдущих измерений. В этом испытании пустой реактор нагревали и создавали давление при пропускании реакционной газовой смеси. Для дальнейшего обеспечения надежности измерений, проведенных здесь на НЧ с низким содержанием металла, коммерческий катализатор синтеза метанола на основе меди (Alfa Aesar, 45776) с фракцией сита 100–200 мкм был испытан в тех же условиях в нашем реакторе. , демонстрируя высокую селективность и выход, ожидаемые для этого образца с высоким содержанием меди (дополнительный рисунок 8).

Operando XAS

Оперативные измерения XAS были выполнены на канале 2–2 в SSRL (эксперименты с высоким давлением) и на канале быстрого поглощения и рассеяния рентгеновских лучей (QAS) на синхротроне NSLS-II (контроль давления окружающей среды / высокой температуры эксперименты). Бериллиевые трубчатые реакторы (для измерений при давлениях до 40 бар) и кварцевые капиллярные реакторы (для измерений при давлениях до 20 бар) использовались для имитации реакторов с набивным слоем, используемых для каталитических испытаний.В реакторы загружался образец, который фиксировался на месте пробками из кварцевой ваты. Реактор был соединен с газовым коллектором, состоящим из нескольких регуляторов массового расхода для точного дозирования газа. Регулятор противодавления регулировал давление в реакторе. Бериллиевый реактор нагревали трубчатой ​​печью с окном для пучка. Эта конфигурация позволяет проводить измерения только при передаче. Кварцевые реакторы нагреваются с помощью нагревательных спиралей и позволяют, в зависимости от конфигурации, проводить измерения во флуоресценции.Образцы разбавляли нитридом бора для оптимизации поглощения образца при измерениях пропускания. Контрольные эксперименты на канале QAS проводились в режиме флуоресценции с использованием детектора PIPS. Двухкристаллический монохроматор Si (220) с отстройкой на 30% использовался для селекции энергии в SSRL, тогда как монохроматор Si (111) использовался в NSLS-II. Ионизационные камеры, используемые в качестве детекторов рентгеновского излучения для измерений пропускания, были заполнены N 2 . Эталонные фольги Cu и Zn также были измерены вместе со спектрами образцов для калибровки энергии.

Во время оперативных исследований в SSRL все образцы были первоначально измерены в атмосфере He и при комнатной температуре для регистрации их исходного состояния. Затем дозировали смесь 10% H 2 / He и повышали температуру до достижения температуры восстановления, которую выдерживали в течение 2 часов. Температура восстановления составляла 245 ° C для катализаторов Cu / ZnO / Al 2 O 3 и CuZn / Al 2 O 3 и 325 ° C для катализатора CuZn / SiO 2 .Для образца, нанесенного на SiO 2 , использовали более высокую температуру активации, чтобы уменьшить количество частиц CuO x , которые оказались более стабильными на этом носителе. В отдельном последующем эксперименте (см. Ниже) мы использовали температуру активации 245 ° C также для катализатора CuZn / SiO 2 и получили те же результаты, что и для образца, активированного при 325 ° C, таким образом, разница в температурах активации составляет здесь не принципиально.

Затем температура была снижена до 220 ° C, и реакционная смесь (10% CO, 4% CO 2 , 72% H 2 , 14% He) была введена, и в реакторе было повышено давление до необходимого рабочего давления. давления, т.е.е., 20 и 40 бар. Скорость нагрева 5 ° C / мин использовалась для всех изменений температуры. Серии реакций включали: (i) 20 бар при 220 ° C, (ii) 20 бар при 280 ° C, (iii) 40 бар при 280 ° C и (iv) 40 бар при 320 ° C. Последний этап при высокой температуре (320 ° C) был выполнен для имитации обработки старением. Масс-спектрометр регистрировал выходящий из реактора газообразный поток.

Для образца CuZn / SiO 2 были проведены дополнительные эксперименты, в которых образец был активирован при 245 ° C в смеси H 2 / He при давлении 1 бар в течение 2 часов.Затем образец охлаждали до комнатной температуры, и спектры XAS регистрировали при комнатной температуре, чтобы получить высококачественные данные, которым не препятствует высокий тепловой беспорядок. Затем образец выдерживали в условиях реакции (220 ° C и 20 бар) в течение 2 ч, затем сбрасывали давление и охлаждали до комнатной температуры, при этом также записывали спектры XAS.

Кроме того, в отдельном эксперименте мы проследили восстановление образца CuZn / SiO 2 во время длительной обработки, когда образец выдерживали при 245 ° C в смеси H 2 / He (при атмосферном давлении ) в течение 20 ч.После этого кювету с образцом охлаждали до комнатной температуры, где снимали спектры XAS.

Наконец, на канале QAS мы также провели контрольные эксперименты для образца CuZn / SiO 2 , где образец находился в смеси H 2 / He при давлении 1 бар, а температура постепенно повышалась с 245 ° C. C до 320 ° C, затем до 450 ° C и 600 ° C, чтобы улучшить восстановление Zn.

In situ NAP-XPS

НЧ для исследования NAP-XPS были синтезированы с использованием того же метода, описанного выше, с использованием полимера PS-P2VP (48 500: 70 000) для получения мицелл.Осаждение частиц на подложку SiO 2 / Si (100) осуществляли путем нанесения покрытия погружением (1 см / мин). Полимерные лиганды удаляли обработкой плазмой O 2 (SPI Plasma Prep III Plasma Etcher, 20 мин, 20 Вт, 350 мТорр). Процедуру нанесения покрытия погружением и плазменную обработку повторяли трижды для увеличения плотности частиц на носителе. Размер и распределение частиц на SiO 2 / Si (100) измеряли с помощью АСМ. Значения высоты NP были получены с помощью программного обеспечения с открытым исходным кодом Gwyddion (дополнительный рисунок 19).

Измерения NAP-XPS с синхротронным излучением были выполнены на канале HIPPIE синхротрона MAX IV в Лунде (Швеция) и на канале связи IOS на NSLS-II в Брукхейвене (Нью-Йорк, США). Дополнительные лабораторные измерения NAP-XPS были выполнены в FHI Berlin с использованием излучения Al K α и полусферического анализатора (Phoibos 150, SPECS GmbH). Синхротронные измерения были выполнены при энергиях рентгеновского излучения 1250 эВ и 1580 эВ для получения профиля глубины, поскольку разные кинетические энергии приводят к разной глубине выхода фотоэлектронов.1250 эВ соответствует IMFP ~ 0,8 нм для фотоэлектронов Cu 2p и 0,7 нм для фотоэлектронов Zn 2p , зондирующих самые внешние слои НЧ, а 1580 эВ соответствует ~ 1,2 нм для Cu 2p и Zn 2p. , исследуя более глубокие области 33 . Значения энергии были выбраны так, чтобы избежать перекрытия с пиками, возникающими от оже-электронов. Также были зарегистрированы области Оже, генерируемые рентгеновским излучением LMM для Cu и Zn. Все пики были выровнены по пику элементарного Si 2p 3/2 при BE 99.4 эВ. Сам пик Si был аппроксимирован дублетом с расщеплением энергии 0,6 эВ. Для количественной оценки элементного состава при данной энергии фотонов были подобраны пики областей Cu 2p 3/2 и Zn 2p 3/2 . Полученные значения были скорректированы с учетом коэффициентов относительной чувствительности различных элементов. Для количественного анализа площади пика учитывались IMFP и сечение ионизации для соответствующей энергии фотонов.

Серия измерений NAP-XPS была следующей: первой стадией было окисление в чистом O 2 (0,13 мбар при 400 ° C) для удаления любого постороннего углерода на поверхности образца. Пик C 1 s отслеживали во время окисления, и эксперимент продолжали только тогда, когда следов углерода не обнаруживали. За этим последовало снижение H 2 (1,3 мбар, 350 ° C) для активации катализатора восстановлением Cu, а затем реакционной газовой смеси (1.3 мбар, 250 ° C). Измерения проводились в различных реакционных смесях, концентрации которых показаны в дополнительной таблице 7. Между каждым из этих этапов образец охлаждали в газовой атмосфере до температуры, близкой к комнатной, затем камеру вакуумировали и заполняли новой жидкостью. газ перед нагревом. Для каждой реакционной смеси была проведена новая серия измерений с введением идентично приготовленной, но свежей пробы.

Важным аспектом, который следует учитывать при проведении исследований на синхротроне NAP-XPS, является сильное влияние рентгеновского луча на образец (дополнительный рисунок 20).Во время измерений в газовой атмосфере, помимо обратимой поверхностной сегрегации, обсуждаемой в основном тексте, наблюдались также тенденции необратимой сегрегации, вызванной излучением. Фактически, мы обнаружили потерю металла, сегрегирующего на поверхность (например, Cu в атмосфере O 2 и Zn в атмосфере H 2 и под реакционной газовой смесью), когда рентгеновский луч оставался на том же уровне. пятно поверхности образца на несколько минут. Чтобы избежать каких-либо радиационно-индуцированных эффектов на наши результаты, пятно на образце было изменено на новое, свежее место после каждой серии сканирований, а области Cu 2p и Zn 2p были измерены в чередующемся порядке в последовательных циклах сканирования. измерения.Воспроизводимость и надежность представленных здесь результатов были подтверждены большим количеством независимых измерений на синхротроне, а также аналогичными исследованиями с лабораторной системой NAP-XPS.

6 фактов о высоком кровяном давлении

Есть веская причина, по которой каждый визит к врачу начинается с проверки кровяного давления. В то время как каждый третий взрослый американец имеет высокое кровяное давление, около 20% людей не знают о нем, потому что это в значительной степени бессимптомно.

На самом деле, большинство людей обнаруживают, что у них высокое кровяное давление, во время обычного посещения врача.

Артериальное давление - это сила давления крови на стенки артерий, когда сердце перекачивает кровь. Высокое кровяное давление, также называемое гипертонией, - это когда эта сила слишком высока и начинает наносить вред организму. Если не лечить, это в конечном итоге приведет к повреждению сердца и кровеносных сосудов.

Ваше артериальное давление измеряется двумя числами: верхнее систолическое артериальное давление измеряет силу, воздействующую на стенки артерии при сокращении сердца.Нижнее диастолическое артериальное давление измеряет давление в артериях, когда сердце отдыхает между ударами.

Нормальный уровень артериального давления составляет 120 мм рт. Ст. / 80 мм рт. Ст. Или ниже. Уровни риска составляют 120–139 мм рт. Ст. / 80–89 мм рт. Ст. Показания 140 мм рт. Ст. / 90 мм рт. Ст. Или выше определяются как высокое кровяное давление.

Вот еще шесть фактов о высоком кровяном давлении, которые вам следует знать.

1. Артериальное давление связано с другими медицинскими проблемами.

Высокое кровяное давление может быть первым признаком серьезного основного заболевания.Когда пациент приходит с высоким кровяным давлением, врачи проверяют его функцию почек и мочи; сделать электрокардиограмму, чтобы проверить размер сердца; и ищите изменения в легких.

Напряжение кровеносных сосудов делает людей с гипертонией более предрасположенными к сердечным заболеваниям, заболеваниям периферических сосудов, сердечному приступу, инсульту, заболеваниям почек и аневризмам. Соответственно, хронические состояния, такие как диабет, заболевание почек, апноэ во сне и высокий уровень холестерина, увеличивают риск развития высокого кровяного давления.

У некоторых женщин беременность может способствовать повышению артериального давления, что приводит к преэклампсии. Послеродовое артериальное давление обычно возвращается к нормальному уровню в течение шести недель. Однако у некоторых женщин, у которых повышенное артериальное давление наблюдается во время более чем одной беременности, с возрастом повышается вероятность развития повышенного артериального давления и других сердечно-сосудистых заболеваний.

Некоторые из этих медицинских проблем могут также вызывать скачки артериального давления (см. Ниже).

2. Более сильное снижение систолического артериального давления может снизить риски для здоровья.

Одно крупное исследование показало, что снижение систолического артериального давления до уровня, значительно ниже обычно рекомендуемого уровня, также значительно снижает количество сердечно-сосудистых событий и смертей среди людей в возрасте от 50 лет с высоким артериальным давлением.

Когда участники исследования достигли целевого значения систолического артериального давления 120 мм рт. Ст. - по сравнению с более высоким целевым значением 140 мм рт. в-третьих, и риск смерти почти на четверть.

«Это важная информация, потому что можно спасти больше жизней и предотвратить больше смертей, если мы будем поддерживать более низкое кровяное давление у некоторых пациентов», - говорит Линн Браун, NP, PhD, практикующая медсестра в Центре Rush Heart для женщин.

Однако

Браун предупреждает, что ваше личное целевое артериальное давление зависит от множества факторов, включая ваше текущее артериальное давление, образ жизни, факторы риска, другие лекарства, которые вы принимаете, и ваш возраст. «Каждого человека нужно оценивать как личность», - говорит она.«Реально, мы не можем сократить всех до 120, и попытка сделать это может создать непредвиденные проблемы».

Может быть опасно, например, держать пожилого человека на лекарствах, которые имеют небезопасные побочные эффекты, такие как диуретики (водные таблетки), которые могут вызвать обезвоживание и головокружение у пожилых людей.

Также могут быть другие проблемы, связанные с приемом нескольких лекарств, такие как стоимость и соблюдение режима.

Итог: Если у вас высокое кровяное давление, поговорите со своим врачом о том, какой должна быть ваша цель и как лучше всего ее достичь.

3. Нельзя игнорировать гипертонию белого халата.

Некоторые люди испытывают гипертонию белого халата, когда артериальное давление повышается в кабинете врача, но не в других условиях. Этим пациентам необходимо следить за своим кровяным давлением дома или носить амбулаторный тонометр, который измеряет ваше кровяное давление каждые 30 минут в течение 24 часов.

В то время как гипертония белого халата раньше считалась простой нервозностью, недавние исследования говорят об обратном.

Исследование, опубликованное в журнале Hypertension , показало, что люди с гипертонией в белом халате подвергаются значительно большему риску развития устойчивого высокого кровяного давления, чем люди с нормальным кровяным давлением. Одно из возможных объяснений состоит в том, что людям с гипертонией в белом халате труднее справляться со стрессом и тревогой.

Люди с высоким кровяным давлением и люди с высоким риском развития гипертонии, включая взрослых старше 50 лет и чернокожих мужчин и женщин, должны получать не более 1500 миллиграммов натрия в день (менее 3/4 ч. Л.) соли.

4. Умение справляться со стрессом может помочь.

Стресс и гипертония часто были связаны, но исследователи все еще изучают прямую связь между ними. Тем не менее, лучший совет гипертоникам: постарайтесь расслабиться.

Когда вы находитесь в состоянии стресса, ваше тело выбрасывает гормоны стресса - адреналин и кортизол - в кровоток. Эти гормоны вызывают временный скачок артериального давления, заставляя ваше сердце биться чаще, а кровеносные сосуды сужаться.Когда стрессовая ситуация проходит, артериальное давление возвращается к норме.

Однако хронический стресс может привести к тому, что ваше тело будет оставаться в этом заряженном состоянии дольше обычного.

Хотя стресс сам по себе может влиять или не влиять на артериальное давление, то, как вы справляетесь со стрессом, влияет. Например, переедание, курение и употребление алкоголя в ответ на стрессовые ситуации являются прямыми причинами устойчивого высокого кровяного давления. С другой стороны, более здоровые механизмы выживания, такие как упражнения, занятия йогой и медитация, могут помочь снизить кровяное давление.

5. Хороший сон может предотвратить и контролировать высокое кровяное давление.

Большинство людей испытывают падение артериального давления во время наиболее глубокого сна (также известного как медленный сон), что является нормальной и здоровой реакцией организма на сон. Отсутствие этого ночного купания является фактором риска сердечных заболеваний и может повысить дневное кровяное давление.

Обычно люди проводят от 90 минут до двух часов в медленноволновом сне за ночь. Недавнее исследование, опубликованное в журнале Hypertension , показало, что мужчины, которые спят меньше медленного сна каждую ночь, имеют более высокий риск гипертонии, чем мужчины, которые спят более глубоким сном.

Хотя нарушения сна, такие как апноэ во сне, и возраст могут влиять на продолжительность глубокого сна, вы можете предпринять некоторые шаги, чтобы обеспечить хороший ночной сон. Семь-восемь часов сна в сутки, постоянный режим сна и более активный образ жизни в течение дня могут помочь улучшить качество вашего сна.

6. Чрезмерное количество соли повышает кровяное давление.

Слишком много натрия может вызвать задержку воды, которая оказывает повышенное давление на сердце и кровеносные сосуды.Люди с высоким кровяным давлением и люди с высоким риском развития гипертонии, включая взрослых старше 50 лет и чернокожих мужчин и женщин, должны получать не более 1500 миллиграммов (мг) натрия в день (менее 3/4 чайной ложки) соли.

Даже людям с нормальным уровнем соли следует есть умеренно. Придерживайтесь не более 2300 мг натрия (примерно одна чайная ложка соли) в день.

Большая часть диетического натрия поступает из обработанных пищевых продуктов. Эмпирические правила заключаются в том, чтобы выбирать продукты с 5% или меньше дневной нормы натрия на порцию и отдавать предпочтение свежей птице, рыбе и нежирному мясу, а не консервированным, копченым или обработанным.Точно так же свежие или замороженные овощи лучше консервов.

Исследование, опубликованное в журнале New England Journal of Medicine , показало, что если люди сокращают всего 1/2 чайной ложки соли в день, это может помочь снизить количество новых случаев сердечных заболеваний в год до 120 000.

Кроме того, калий, содержащийся в таких продуктах, как сладкий картофель, шпинат, бананы, апельсины, нежирное молоко и палтус, может уравновесить повышающее давление действие натрия, помогая избавить организм от избытка натрия.

Распространенные причины скачков артериального давления

У некоторых людей с высоким кровяным давлением может наблюдаться резкое повышение кровяного давления. Эти скачки, которые обычно длятся непродолжительное время, также известны как внезапное повышение артериального давления. Вот несколько возможных причин:

  • Кофеин
  • Некоторые лекарства (например, нестероидные противовоспалительные препараты) или комбинации лекарств
  • Хроническая болезнь почек
  • Употребление кокаина
  • Коллагеновые сосудистые заболевания
  • Гиперактивные надпочечники
  • Высокое кровяное давление, связанное с беременностью
  • Склеродермия
  • Курение
  • Стресс или тревога
  • Проблемы с щитовидной железой (например, гиперактивная или недостаточная активность щитовидной железы)

Если у вас высокое кровяное давление и у вас внезапно появились какие-либо из следующих симптомов, которые могут указывать на скачок кровяного давления или другое серьезное состояние, немедленно обратитесь за медицинской помощью:

  • Затуманенное зрение
  • Боль в груди (стенокардия)
  • Головная боль
  • Кашель
  • Тошнота или рвота
  • Одышка (одышка)
  • Слабость или онемение рук, ног, лица (это может быть признаком инсульта)
  • Беспокойство, усталость, замешательство или беспокойство

Визуализация в 3D под давлением: десятилетие разработки рентгеновской микротомографии высокого давления в GSECARS | Прогресс в науке о Земле и планетах

Введение

Достижения в науке о высоких давлениях во многом зависят от непрерывных технических разработок и достижений в области создания новых зондов для определения характеристик образцов на месте в экстремальных условиях.С каждой новой техникой зондирования, добавляемой в набор инструментов, исследования высокого давления расширяются в новые области. Исследователи охватили каждую появляющуюся новую технику и с энтузиазмом применили ее к научным проблемам, выходящим за рамки воображения первоначальных изобретателей. Литература показывает, что это происходило на протяжении всей истории науки о высоких давлениях. Превосходные обзоры, подчеркивающие важность новых технических достижений, можно найти у Bassett (2009) для ячейки с алмазной наковальней (DAC) и у Liebermann (2011) для пресса с несколькими наковальнями.

Разработка трехмерных томографических изображений под высоким давлением и температурой началась на рубеже 21 века в компании GeoSoilEnviroCARS (GSECARS) Advanced Photon Source (APS; Аргоннская национальная лаборатория, Иллинойс, США). В 2005 году был введен в эксплуатацию аппарат для рентгеновской микротомографии высокого давления (Wang et al. 2005). Возможность получения трехмерных томографических изображений, основанная на поглощении рентгеновских лучей, стала важным шагом на пути к исследованию сложных материалов при высоком давлении и температуре.Вскоре после ввода в эксплуатацию рентгеновской микротомографии высокого давления (HPXMT) в GSECARS была начата томография высокого давления в Европейском центре синхротронного излучения (Bromiley et al. 2009) и Super Photon Ring-8 ГэВ (SPring-8) (Urakawa). et al. 2010) для крупнотиражной прессы и в APS для DAC (Liu et al. 2008). С тех пор методы визуализации под высоким давлением расширились от абсорбционной томографии до дифракции (Alvarez-Murga et al. 2011) и не только.

С момента создания устройства HPXMT в GSECARS были сделаны многочисленные разработки для улучшения механических характеристик устройства, расширения возможностей измерения давления и температуры, повышения качества изображения и сокращения времени сбора данных.В этой статье дается обзор основных технических усовершенствований, внесенных в аппарат HPXMT за последнее десятилетие, выделяются научные приложения и обсуждаются возможные новые направления для будущих разработок.

Базовая установка абсорбционной микротомографии

Физическим принципом построения изображения на основе абсорбции является закон Бера – Ламберта, согласно которому контраст рентгеновского изображения является конечным результатом различий в плотности, массовом коэффициенте поглощения , и толщина объектов, через которые проходит луч.Типичная установка формирования изображения с полным полнопольным рентгеновским поглощением с параллельным пучком в источнике синхротронного света состоит из флуоресцентного экрана, оптического зеркала, фокусирующей линзы объектива с большим рабочим расстоянием и устройства с зарядовой связью (ПЗС) или дополнительного оксида металла. -полупроводниковая (CMOS) камера (рис. 1). Монохроматический рентгеновский луч с желаемой энергией фотонов (в зависимости от толщины, состава и плотности исследуемого объекта) проходит через образец и падает на флуоресцентный экран, который преобразует рентгеновский снимок в изображение при длина волны видимого света.Интенсивность видимого света на видимом изображении линейно пропорциональна интенсивности прошедшего рентгеновского излучения. Затем видимое изображение отражается зеркалом в линзу объектива и фиксируется камерой. Рентгеновская компьютерная микротомография выполняется путем сбора серии вышеупомянутых двумерных рентгенограмм при вращении образца вдоль оси, перпендикулярной падающему лучу. Образец поворачивается на 180 ° с определенным угловым интервалом, определяемым заданным линейным разрешением.После обработки изображений поглощения с использованием фильтрованной обратной проекции или аналогичного алгоритма для восстановления горизонтального среза завершается трехмерная реконструкция всего образца изображения (Rivers et al. 1999, 2010). Учебное пособие по процедуре обработки томографических данных и программным средствам, разработанным в GSECARS, доступно в Интернете (Rivers 1998).

Рис. 1

Схематическая диаграмма, иллюстрирующая принципы типичной стандартной установки для микротомографии с поглощением параллельного пучка (изменено из Wang et al.2005)

Давление, температура и деформация среды в аппарате HPXMT

Повышение грузоподъемности аппарата

На рисунке 2a показано поперечное сечение аппарата HPXMT. Наковальни (A) прикреплены к опорной стойке (C), которая приводится в движение низкопрофильными агрегатами HarmonicDrive ™ (B) с высоким крутящим моментом. Концы колонны C прикреплены к распоркам (D), которые распределяют нагрузку на большую площадь и поддерживаются концентрическими игольчатыми роликами (E), установленными на стальных пластинах (F).Эти стальные пластины также являются частью прецизионного штампа, который позволяет поднимать верхнюю опору (A 1 ), опору нагрузки (C 1 ) и распорку (D 1 ) для загрузки и выгрузки образца. (подробности см. в Wang et al. 2005).

Рис. 2

Модификация опорной стойки в аппарате HPXMT. a Вид устройства в разрезе. A опора, B HarmonicDrive ™, C опорная стойка, D распорка распределения нагрузки, E игольчатые ролики, F опорная плита.Индексы 1 и 2 обозначают верхнюю и нижнюю компоненты соответственно. Изначально C был цилиндром прямого действия. b Несущая колонна модифицированная C . Обратите внимание на канавки и углубления в профиле. c Поперечное сечение модифицированной колонны C

Колонны, поддерживающие нагрузку, изначально были прямыми цилиндрами, диаметр которых увеличивался под действием высоких нагрузок, заставляя их время от времени связываться с фитингами HarmonicDrive ™.Требовалось частое обслуживание для очистки интерфейсов и замены смазки. Поэтому в колонки были внесены изменения (рис. 2б, в). Новые колонны имеют немного меньший общий диаметр, всего три круговые линии соответствуют внутреннему диаметру фитингов HarmonicDrive ™, чтобы обеспечить осевое выравнивание системы. Это полностью устранило потенциальное связывание между колонками и фитингами. Кроме того, к профилю колонны были добавлены две круглые канавки, чтобы уменьшить возможное слипание при затвердевании смазки.После этой модификации система регулярно использовалась до 50 т (расчетный предел нагрузки), и с тех пор мы не видели никаких привязок. Также были повышены механическая прочность и стабильность всей системы.

Давление толкания

Механизм создания давления аппарата HPXMT основан на конструкции с противоположной опорой из-за необходимости иметь полный открытый доступ в плоскости, перпендикулярной вертикальной оси нагрузки. Либо Дрикамер (Балчан, Дрикамер, 1961), либо тороидальный (Хвостанцев и др.1977; Morard et al. 2007) устройства могут соответствовать этому требованию. Две наковальни прижимаются друг к другу в направлении одноосной нагрузки, а между ними находится сборка образца. Погрузку обеспечивает 250-тонный гидравлический пресс, установленный на 13-БМ-Д участка ГСЭКАРС. Этот пресс используется для ряда устройств высокого давления, таких как DIA деформации и устройство с Т-образной чашкой. Каждое устройство монтируется в специальном штампе с колесами, установленными в рельсовой системе, установленной на раме пресса (Wang et al.2009 г.). Это позволяет легко переключаться между различными устройствами в соответствии с потребностями пользователей.

Наковальни Drickamer обычно используются с защитным кольцом для ограничения экструзии рабочей среды под нагрузкой. На рисунке 3 показаны две типичные сборки ячеек вместе с двумя геометрическими формами наковальни Дрикамера (коническая или плоская), использованные в экспериментах HPXMT. В качестве защитных колец используются два типа материалов, оба достаточно прозрачны для рентгеновских лучей для целей визуализации. Втулка из алюминиевого сплава имеет лучшую механическую прочность, чтобы выдерживать высокие нагрузки, а также высокие температуры до 1300 К.При более высоких температурах среда под давлением и защитное кольцо становятся мягкими и больше не могут выдерживать одноосную нагрузку, что приводит к значительному сплющиванию образца. Для экспериментов с относительно низким давлением и низкой температурой (<500 K) используется пластиковый рукав из полиэфиримида (ULTEM ™ -1000) для лучшей прозрачности рентгеновских лучей.

Рис. 3

Схематическое изображение стандартной ячейки Дрикамера с подробным дизайном ячеек. a Общая конфигурация. Могут использоваться как плоские, так и конические наковальни. b Стандартная ячейка в сборе для плоских наковален. c Стандартная ячейка в сборе для конических упоров с усечением 4 мм

Использование тороидальных наковальней Париж-Эдинбург (PE) устраняет необходимость в защитном кольце, которое имеет тенденцию уменьшать контраст поглощения. Экструзия среды под давлением сводится к минимуму за счет оптимизации зазора опоры и материала прокладки вне узла ячейки (Kono et al. 2011). Геометрия опоры и материал прокладки играют важную роль в создании давления.На рис. 4 показана типичная геометрия наковальни из полиэтилена и связанная с ней сборка ячеек. Углубление в ПЭ / тороидальных наковальнях позволяет сжимать больший объем образца с меньшими температурными градиентами, чем в ячейке Дрикамера. Однако значительная часть образца скрыта в углублении наковальни, что ограничивает доступ к изображениям. Кроме того, небольшой зазор наковальни и большое выдавливание прокладки снижают эффективность создания давления.

Рис. 4

Принципиальная схема PE-ячейки с деталями конструкции ячейки. a Конфигурация опор PE. Наковальни WC ( серый ) имеют диаметр 25 мм со стальными кольцами снаружи наковальни. Ультразвуковой преобразователь может быть прикреплен к нижней части нижней наковальни для измерения скорости звука. b Стандартная ячейка в сборе ( красный пунктирный круг в a )

По сравнению с толстыми (толщина стенки ~ 50 мм), прочными (обычно карбид вольфрама, WC) обычными защитными кольцами Drickamer наши защитные кольца намного тоньше (толщина стенки 5 мм), а материалы намного слабее.Это ограничивает максимальную нагрузку системы и, следовательно, ее допустимое давление. С другой стороны, наковальни из ПЭ / тороидальной формы требуют более высоких нагрузок из-за низкого КПД. Таким образом, в целом диапазон давления в аппарате HPXMT ограничен примерно 10 ГПа для ячеек Дрикамера и ~ 5 ГПа для ПЭ / тороидальных ячеек. Коно и др. Разработали новую конструкцию наковальни. (2014), который сочетает в себе положительные черты наковальни Дрикамера и тороидальной наковальни. Эта чашеобразная наковальня Дрикамера / тороидальная (CDT) имеет плоскую вершину наковальни (в отличие от конической наковальни из ПЭ / тороидальной наковальни), аналогичную конструкции Дрикамер, но с кольцевой канавкой и центральным углублением, аналогичным наковальне из ПЭ / тороидальной наковальни (рис.5). Это значительно расширило наши возможности по давлению и температуре до 12 ГПа и 2000 К соответственно. При дальнейшем развитии установка потенциально может достичь давления 20 ГПа.

Рис. 5

Наковальня CDT с детальным дизайном ячеек. a Иллюстрация общей формы опоры CDT. b Ячейка в сборе для ячейки с опорой CDT

Создание температуры

Мы используем обычный резистивный нагрев для создания высоких температур с помощью источника переменного тока.Графит обычно используется в качестве нагревательного материала из-за его превосходной прозрачности для рентгеновских лучей. Графитовый нагреватель может стабильно обеспечивать высокие температуры до 2000 К. Опытные пользователи могут достичь 2200 К. Однако при давлении выше 10 ГПа графит больше нельзя использовать из-за образования алмаза. Мы протестировали TiB 2 как материал для нагревателя высокого давления от 5 до 45 т (рис. 6а). Результаты показывают, что нагреватель TiB 2 способен создавать стабильные температуры до 2000 К.Небольшой недостаток заключается в том, что при нагревании электрическое сопротивление не изменяется линейно (рис. 6б). Пиковые значения и температуры переключения сопротивления, вероятно, связаны с фазовым переходом в TiB 2 , поскольку сопротивление после переключения следует плавной кривой (рис. 6b).

Рис. 6

Работа нагревателя TiB 2 в ячейке CDT. a Кривые зависимости температуры от мощности, измеренные с помощью термопары в испытательной ячейке. Обратите внимание, что соотношение температуры и мощности зависит от приложенной нагрузки. b Сопротивление нагревателя TiB 2 при потребляемой мощности при различных нагрузках плунжера. Сложная взаимосвязь требует медленного нагрева.

В экспериментах HPXMT температура оценивается на основе зависимости температуры от мощности, которая была установлена ​​в отдельных экспериментах с использованием термопары. Мы обнаружили, что зависимости температуры от мощности меняются в зависимости от приложенной нагрузки на плунжер, что, возможно, отражает деформацию нагревателя, а также изменения расстояния между нагревателем и вершинами опор (рис.6а). Это вносит некоторую неточность в измерения температуры. Для получения надежных оценок температуры требуется серия калибровочных кривых. В качестве альтернативы, несколько металлических фольг (Ag, Au и т. Д.) С хорошо известными кривыми плавления могут быть помещены в одну ячейку с визуализацией на месте для обнаружения начала плавления путем отслеживания изменения формы фольги, обеспечивая фиксированные точки температуры ( Кларк и др., 2013).

Контролируемая деформация в аппарате HPXMT

В дополнение к квазигидростатическим экспериментам были выполнены два типа экспериментов по деформации с использованием установки HPXMT для визуализации эволюции микроструктуры.Один из них - одноосное сжатие через верхнюю и нижнюю наковальни Дрикамера. С защитным кольцом, которое механически прочнее, чем образец, образец деформируется под одноосной нагрузкой (рис. 7). Этот метод лучше всего работает для пористых или сильно неоднородных материалов, где давление плохо определено в микроскопических масштабах (например, Sanematsu et al.2015). Второй вид деформации - это сдвиг образца в горизонтальной плоскости при сжатии. Аппарат HPXMT использует две независимые приводные передачи для вращения верхней и нижней наковальни (например,g., Wang et al. 2011). Скручивание двух опор в противоположных направлениях создает практически неограниченную деформацию сдвига в образце. Для достижения достаточной механической связи между наковальнями и границами раздела образцов необходимо одноосное сжатие. Конические наковальни часто используются для достижения более высоких давлений, тогда как в случае плоских наковальней достигается лучшее механическое соединение между наковальнями и границами раздела образцов. Хотя может иметь место проскальзывание между границами раздела опора-ячейка и среда под давлением-образец, трехмерная микроструктурная информация, содержащаяся в томографических изображениях, идеально подходит для характеристики истинной деформации в образце (например.g., Wang et al. 2005; Тодд 2013).

Рис. 7

Одноосные весоизмерительные ячейки для экспериментов по сжатию при низком давлении. Показаны экспериментальные установки для объемного проппанта ( a ) и однослойного проппанта ( b ) (измененные после Sanematsu et al. 2015)

Настройка и обновление системы

Настройка и обновление системы визуализации

В установке HPXMT используется луч изгибающего магнита синхротрона (13-BM-D) на APS. Монохроматор Si (111) используется для селекции монохроматического излучения от 7 до 65 кэВ.Типичные энергии фотонов, используемые для аппарата HPXMT, находятся в диапазоне от 25 до 45 кэВ. Первоначально в качестве кристаллов сцинтиллятора (толщиной 0,3 мм) использовался иттрий-алюминиевый гранат (АИГ). Этого достаточно для более низких энергий, но при более высоких энергиях луч проникает в сцинтиллятор глубже. Глубина резкости линзы объектива не позволяет различать сигналы с разной глубины сцинтиллятора, что приводит к ухудшению разрешения. Переход на сцинтилляторы CdWO 4 несколько улучшил резкость изображения.В настоящее время мы используем монокристаллический лютеций-алюминиевый гранат, легированный церием (Lu 3 Al 5 O 12 ) или Ce: LuAG (толщина 0,1 мм). Поскольку Lu имеет гораздо более высокий атомный номер, чем Y, этот экран имеет более высокую останавливающую способность. Риверс и др. (2010) оценили и сравнили качество изображения сцинтилляционных кристаллов YAG и Ce: LuAG и показали, что изображение, генерируемое кристаллом Ce: LuAG, заметно резче.

Наши фотоаппараты пережили несколько поколений.В настоящее время мы используем CMOS-матрицу Point Grey GS3-U3-23S6M, которая имеет массив пикселей 1920 × 1200 с динамическим диапазоном 73 дБ. Он имеет максимальную скорость 162 кадра в секунду с максимальной квантовой эффективностью 76%.

Новая интегрированная система позиционирования пресса, детектора и визуализации

Интегрированная система управления и позиционирования была установлена ​​в 2012 году для более точного управления с максимальной гибкостью для пресса 250 т, а также для дифракционных детекторов. В новой системе позиционирование пресса и позиционирование детектора спроектированы как две отдельные подсистемы, каждая из которых использует набор направляющих, установленных на большой опорной плите, залитой раствором к полу клетки.Это позволяет вручную регулировать расстояние между прессом и детектором. Система позиционирования пресса имеет моторизованные и кодированные движения с тремя линейными перемещениями и одним вращением (вручную) относительно вертикальной оси нагрузки. Система позиционирования детектора состоит из пяти моторизованных и закодированных движений: трех линейных перемещений и двух осей вращения. На рисунке 8 показана вся система с девятью осями (Дейхим и др., 2012). Точность линейного позиционирования повысилась до 0,001 мм, а повороты опоры детектора находятся в пределах 0.002 °.

Рис. 8

Модернизированная система управления прессом 250 т и опорой детектора в 13-БМ-Д. Подсистема управления пятиосевым детектором (модуль 1, ) и подсистема четырехосевого пресса (модуль , модуль 2 ) выровнены на одной паре направляющих. Это позволяет при необходимости изменять расстояние между образцом и детектором. Между двумя подсистемами (не показаны) была добавлена ​​узкая рамка для поддержки установки формирования изображения (сборка люминофора, камера формирования изображения) и ионной камеры и т. Д., а также их компоненты управления линейным перемещением

Узкая рамка была добавлена ​​между прессом и системами манипулирования детектором для камеры формирования изображения и сцинтиллятора. Это обеспечивает более стабильную поддержку системы визуализации и позволяет свободно регулировать расстояние между образцом и сцинтиллятором, что позволяет в будущем применять метод фазово-контрастного изображения к установке HPXMT.

Функция обратной связи по нагрузке в прессе 250 т менее эффективна во время сбора данных при высоких температурах; высота образца может измениться из-за одноосного характера противоположных опорных устройств, поскольку гидроцилиндр сжимает модуль HPXMT вдоль вертикальной оси.Это приводит к размытым изображениям томографии. Мы внедрили прецизионный датчик смещения линейного напряжения и добавили возможность обратной связи по положению гидроцилиндра гидроцилиндра. Эта опция сводит к минимуму вертикальное перемещение кюветы с образцом во время сбора томографических данных.

Интеграция дополнительных методов зонда

Ультразвуковое измерение скорости упругой волны было реализовано в установке HPXMT (Kono et al. 2011). На рис. 4а показано расположение акустического преобразователя для измерения времени акустического пробега.Длину образца удобно измерять с помощью рентгеновского изображения. Это чрезвычайно полезно, особенно для изучения некристаллических материалов.

Сбор, обработка и реконструкция изображений

Новый режим сбора данных «на лету»

Раньше сбор производился в режиме остановки и сканирования, с началом и остановкой вращения под каждым углом. Накладные расходы обычно составляли около 0,2–0,3 с в каждой точке, в зависимости от используемых значений скорости двигателя и ускорения. Это не только увеличило общее время сбора данных, но и частые резкие старт и остановка также были неблагоприятны для механики аппарата HPXMT, особенно когда система находилась под высокой нагрузкой.Чтобы устранить накладные расходы на запуск / остановку, Rivers et al. (2010) реализовали сбор данных «на лету» с непрерывным движением ступени вращения. Теперь импульсы двигателя от контроллера шагового двигателя подаются в многоканальный скаляр SIS3820, который делит импульсы двигателя на количество импульсов двигателя на приращение угла поворота ( N ). Скорость вращения столика устанавливается так, что столик перемещается на 1 угловой шаг (например, 0,25 °) за время, необходимое для желаемой экспозиции плюс считывание показаний детектора.Если оптимальное количество выступов [(π / 2) × N Х , Х - количество пикселей по горизонтали)], тогда самая удаленная часть образца перемещается менее чем на 1 пиксель за время для получения одной рентгенограммы в этом режиме непрерывного движения. Эта разработка значительно улучшила механическую стабильность системы HPXMT.

Темновой ток и нормализация плоского поля

Необработанные данные, собранные камерой Point Gray, представляют собой 12-битные изображения с разрешением 1920 × 1200 пикселей. Первая коррекция, которую необходимо применить к таким изображениям, - это темновой ток и плоское поле. Темновой ток - это сигнал, записанный в отсутствие рентгеновских лучей. Обычно мы делаем несколько экспозиций по 5 с, чтобы получить средний темновой ток. Плоское поле - это изображение, которое измеряется с включенными рентгеновскими лучами, но без образца в луче. Неоднородность плоского поля включает эффекты неоднородностей в падающем рентгеновском пучке и неоднородные характеристики сцинтиллятора и детектора изображения.В окружающей томографии образец не окружен ничем, кроме воздуха. В HPXMT образец окружен капсулой, нагревателем и слоями рабочей среды под давлением, а также защитным кольцом. Чтобы максимизировать пиксельное покрытие образца для лучшего пространственного разрешения, мы используем среду под давлением в качестве фона интенсивности вместо воздуха. Изображения плоского поля получают через фиктивную сборку ячейки, которая имеет такую ​​же среду давления, что и истинная сборка образца, но с удаленным образцом. На практике манекен устанавливается на расстоянии ~ 20 мм от узла высокого давления; Изображения плоского поля получают путем приведения в действие гидравлического пресса таким образом, чтобы манекен находился на пути рентгеновских лучей.

Реконструкция

Скорость процесса реконструкции изображения была значительно улучшена за счет использования нового многопоточного кода tomoRecon (Rivers 2012). Этот код использует высокоскоростной алгоритм Gridrec FFT и восстанавливает N срезов параллельно на N ядрах на рабочей станции. Время восстановления набора данных 1920 (X) × 1200 (Y) × 900 (проекции) теперь составляет менее 60 с. Код реконструкции написан на C ++ как пользовательский интерфейс IDL. При необходимости, код реконструкции может быть бесплатно запущен пользователями в их домашних учреждениях.

Коррекция центра вращения

Из-за высокого давления, присущего аппарату HPXMT, центр вращения механически менее точен, чем обычная томография с высокоточными двигателями. Плохое центрирование вызывает артефакты на томографических изображениях. Во время обработки данных программное обеспечение определяет «центр тяжести» каждой строки в каждой синограмме и подгоняет этот массив центров тяжести к синусоидальной волне. В результате синограмма лучше центрируется на оси вращения. Затем синограмма сдвигается влево или вправо, так что ось вращения располагается в центральном столбце массива синограмм.В случаях, когда этой функции автоматического центрирования недостаточно для коррекции, доступна функция ручной настройки для настройки синограммы до тех пор, пока результат реконструкции не станет удовлетворительным.

Пост-анализ

Анализ изображений и обработка изображений после томографической реконструкции проводятся с использованием бесплатного программного обеспечения, такого как ImageJ (http://imagej.nih.gov/ij/) и Blob3D (Ketcham 2005; http: //www.ctlab.geo) .utexas.edu / программное обеспечение / blob3d /). Наборы инструментов, включенные в эти программные пакеты, позволяют анализировать текстуру, вычислять деформации и объемы.Специально для ImageJ сообщество пользователей создало множество специальных инструментов, многие из которых доступны в Интернете бесплатно. Искушенные пользователи используют коммерчески доступные пакеты программного обеспечения, которые имеют определенные функции, которые им нужны.

Основные моменты применения

В широком спектре научных проектов использовалась рентгеновская микротомография высокого давления. Темы охватывают предметы во многих областях, таких как физика, материаловедение, науки о Земле и гражданское строительство. В этом разделе мы выделяем недавние приложения, которые внесли значительный вклад в соответствующую область.

Плотность некристаллического материала под давлением

Измерение плотности некристаллических материалов, таких как стекло и расплавы, под высоким давлением было затруднительным. Дифракция рентгеновских лучей, наиболее удобный и часто используемый метод для кристаллических материалов, не дает напрямую информации о плотности для некристаллических материалов, поскольку они не имеют периодического расположения атомов на больших расстояниях. Независимые измерения объемных и упругих свойств необходимы для определения физических свойств некристаллических материалов при высоких давлениях.HPXMT предлагает два подхода к измерению плотности: (1) прямой объемный рендеринг при высоком давлении и температуре и (2) определение линейного коэффициента поглощения ( мкм л ) в каждом вокселе (интенсивности вокселей в восстановленных томографических изображениях прямо пропорциональны мкм л ). В первом подходе определение порога изображения между образцом и средой под давлением имеет решающее значение для точного измерения объема (Lesher et al.2009 г.). Путем прямого объемного рендеринга Lesher et al. (2009) исследовали сжатие стекол нескольких составов в псевдобинарной системе Mg 2 SiO 4 –MgSiO 3 до 11,5 ГПа и определили объемные модули (рис. 9a, b). Высокотемпературные измерения стекла MgSiO 3 при 2 ГПа показали незначительное тепловое расширение до ~ 750 ° C, что близко к температуре стеклования при 1 атм (765 ° C; Wilding et al. 2004). При температуре выше 750 ° C это стекло демонстрирует большое объемное тепловое расширение (21 × 10 −5 K −1 ).Во втором подходе плотность получается из мкм л через отношение μ л = мк кв.м × ρ в предположении, что массовый коэффициент поглощения ( μ кв.м ) материалов остается неизменным в условиях умеренного давления и температуры (Lesher et al.2009 г.). Обратите внимание, однако, что интенсивности вокселов могут быть искажены под высоким давлением из-за присутствия среды под давлением, окружающей образец, особенно после применения нетрадиционной нормализации плоского поля. Таким образом, желательно установить калибровочное отношение, включив эталонные материалы с известной плотностью в ту же сборку клеток (Lesher et al. 2009).

Рис. 9

Примеры объемной визуализации при высоком давлении и температуре с помощью томографической реконструкции.Стекловидная сфера Mg 2 SiO 4 (начальный диаметр = 0,803 мм) при a 1 атм и b 1 ГПа. Изображения изменены после того, как Lesher et al. (2009). c Серия изображений цилиндра Ga при различных давлениях и температурах. Изображения изменены после Li et al. (2014). Сидящая капля Fe 60 S 40 плавится при 2 ГПа и d 1207 и e 1293 K. Обратите внимание на полутреугольную форму капли при 1207 K, указывающую на то, что образец не достиг равновесия с окружающая жидкость дисиликата натрия.Следовательно, измерения поперечного сечения этой капли не могут дать точную межфазную энергию. Изображения изменены после того, как Terasaki et al. (2008)

Объемный рендеринг также был применен к твердому и жидкому Ga для изучения его характеристик сжатия (Li et al. 2014). Быстрое переключение между монохроматическим (для получения томографических изображений) и белым режимом (для энергодисперсионной дифракции) сделало удобным определение кристаллических фаз и плавления. Этот метод был описан Lesher et al.(2009). Были получены две кривые изотермического сжатия жидкого Ga при 300 и 330 К до 3,6 ГПа (рис. 9в). Выше 2,44 ГПа кривая 330 K показала значительный изгиб, который был интерпретирован как следствие перехода жидкость – жидкость.

Измерение межфазного натяжения путем визуализации капель жидкости

Новым применением измерения объемной визуализации в HPXMT является измерение межфазного натяжения между жидкостями под высоким давлением и температурой. Фундаментальный принцип - это хорошо известное давление Лапласа, вызванное поверхностным натяжением или энергией границы раздела между жидкостью и газом.При давлении 1 атм капля жидкости (L 1 ), сидящая на плоской поверхности твердого тела в другой жидкости (L 2 ; или газ, например, воздух), принимает определенную форму, которая определяется балансом поверхности энергии между L 1 и L 2 ( γ L1 - L2 ), жидкие и твердые ( γ L1 - S ), твердый и воздушный ( γ S - L2 ) при наличии разницы плотности (∆ ρ ) между L 1 и L 2 .Этот баланс показан краевым углом ( θ C ) между каплей L и твердой пластиной. Основанный на этом принципе метод измерения межфазного натяжения называется методом лежащей капли (Ротенберг и др., 1983), который показывает, что если капля осесимметрична (с осью симметрии, параллельной силе тяжести), поверхностное натяжение между жидкостями L 1 и L 2 можно определить путем измерения формы капли жидкости. Terasaki et al.(2008, 2009) распространили этот метод на высокие давления и измерили поверхностное натяжение жидких Ni-S, Fe-S и Fe-P в жидком дисиликате натрия с помощью HPXMT. Полностью уплотненная пластина из оксида алюминия использовалась в сборке ячейки высокого давления для лежащей капли. Они обнаружили, что при 1,5 ГПа межфазное натяжение жидкого Fe-S значительно снизилось с 802 до 112 мН / м с увеличением содержания серы от 0 до 40 ат.%. Этот эффект 40 ат.% S на межфазное натяжение был большим по сравнению с влиянием температуры (уменьшение ~ 273 мН / м при увеличении на 200 К).Напротив, межфазное натяжение в системе Fe-P увеличилось лишь незначительно с 802 до 873 мН / м при увеличении содержания фосфора до 17 ат.%. Обе тенденции согласуются с теми, которые измерены при атмосферном давлении для жидкостей Fe-S и Fe-P.

Только при осесимметричной форме капли можно использовать метод покоящейся капли для измерения межфазного натяжения. HPXMT имеет решающее значение для проверки формы капли на месте при высоком давлении (рис. 9d, e). Когда расплав закаливается, форма капли внезапно изменяется, что приводит к резко различающимся значениям кажущегося межфазного натяжения, если используется закаленная форма.Кроме того, необходимо убедиться, что расплав однороден по составу. Поскольку Fe и S (или P) имеют очень разные плотности и массовые коэффициенты поглощения, любую сегрегацию Fe и / или S (P) в расплаве можно легко наблюдать (Terasaki et al. 2009).

Трехмерное изображение микроструктурных неоднородностей

Сила аппарата HPXMT заключается в способности разрешать небольшие неоднородности при высоком давлении, температуре и различных условиях деформации. Это позволяет отслеживать на месте различные компоненты в сложных материалах, что требуется во многих научных дисциплинах.Ниже приведены несколько примеров, демонстрирующих большой потенциал этой техники.

Переход ткани, индуцированный сдвигом, в многофазных композитах

Эволюция текстуры двухфазных композитов (оливин Сан-Карлос + ~ 10 об.% Fe-Ni-S) во время большой сдвиговой деформации была изучена с применением уникальной способности к скручиванию аппарата HPXMT (Wang et al. 2011). В этих композитах оливин является сильной фазой в реологическом смысле, тогда как Fe-Ni-S является более слабой фазой.Были исследованы два образца с отчетливой текстурой. В образце 1 включения Fe-Ni-S округлой формы диспергированы в матрице оливина, образуя текстуру несущего каркаса (LBF). Другими словами, когда такой образец деформируется, фазой, которая поддерживает приложенное напряжение, является в первую очередь оливин. Образец 2 состоял из оливиновой матрицы, разделенной соединенными между собой каналами закаленного расплава Fe-Ni-S. В реологии этого образца будет преобладать более слабая фаза Fe-Ni-S. Оба образца были сжаты до 6 ГПа и деформированы при температурах до 800 К.Была получена серия трехмерных томографических изображений под разными углами поворота. На рис. 10а – г показана эволюция текстуры в образце 1. Значительное проскальзывание наблюдалось на начальной стадии процесса сдвиговой деформации. Благодаря общему углу скручивания 50 ° была установлена ​​прочная механическая муфта, хотя проскальзывание никогда полностью не устранялось. Анализ последующих 3D-изображений позволил систематически отслеживать процесс деформации сдвига и точно измерять деформацию сдвига. Включения Fe-Ni-S в образце 1 были тщательно проанализированы, отслеживая их соотношение сторон и углы наклона длинной оси по отношению к плоскости сдвига при увеличении деформации сдвига.Первоначально равные включения Fe-Ni-S сплющивались и размазывались вдоль плоскости сдвига, постепенно переходя от LBF к связанной текстуре слабого слоя. Во время этого перехода текстуры реологические свойства массивного образца изменились с преобладания более сильной фазы оливина на более слабую фазу Fe-Ni-S. Ожидается, что аналогичный переход текстуры произойдет в мантии Земли, которая состоит из нескольких породообразующих минералов, что будет иметь важные геодинамические последствия (Wang et al.2011).

Рис. 10

Эволюция микроструктуры оливина и образца композита Fe-Ni-S при высоком давлении и высоких температурах при различных деформациях сдвига. На образцах изображений (оливин Сан-Карлос + 10 об.% Fe-Ni-S) матрица оливина была удалена в цифровом виде, показывая пятна сплава, форма и пространственное распределение которых меняются с деформацией сдвига. Изображения представлены в виде пар верхней и нижней панелей, при этом верхняя панель показывает весь образец, а нижняя панель показывает конкретные конфигурации blob. a Образец в условиях окружающей среды. Капли бывают отдельными и равными. b Образец при 6 ГПа и 800 К без деформации сдвига, вызванной скручиванием наковальни. Капли становятся более эллиптическими с некоторой взаимосвязью из-за осевого укорачивания. c Образец при 6 ГПа и 800 К, верхняя и нижняя поверхности образца скручены на 30 ° (на что указывает отслеживание отдельных капель). Капли более уплощены и вытянуты в направлении сдвига, и наблюдается большее количество связей между каплями. d Образец при 6 ГПа и 800 К, верхняя и нижняя поверхность образца закручены на 65 °.В конце концов, капли становятся похожими на фильм и их уже нельзя разделить. Изменено после Wang et al. (2011)

Сдвиговая деформация в металлосиликатных композитах и ​​приложения к процессам формирования ядра планетезималей

Твердые образцы оливина Сан-Карлос + 4,5 об.% FeS прессовали в аппарате HPXMT, нагревали, а затем сдвигали путем скручивания верхней и нижней наковальни Дрикамера в условиях (1.5 ГПа и 1373 К), где Fe-S был жидким, а оливин оставался твердым. На каждом этапе скручивания происходит относительное вращение верхней и нижней наковальни на 180 °. После каждого этапа скручивания было получено трехмерное изображение образца после охлаждения до 1123 К, чтобы избежать нежелательного движения карманов с жидкостью FeS. Общее угловое вращение составляло 840 ° с расчетной максимальной кажущейся скоростью сдвига 7,7 × 10 -5 с -1 . Полученные в результате цифровые объемы были обработаны (Рис. 11), и было выполнено моделирование проницаемости с использованием метода решетчатого Больцмана (LBM) для определения влияния деформации сдвига на связность и проницаемость в образце.Используя среднее значение проницаемости в направлении сдвига (около 6,3 × 10 −15 м 2 ), скорость миграции жидкого FeS была рассчитана и составила 4 мм / год (Todd et al., 2016). Это говорит о том, что скорость миграции была недостаточно высока для того, чтобы полное формирование ядра могло произойти у планетезималей в течение 1–5 млн лет, на основании данных изотопов W-Hf (например, Kleine et al. 2009). Метод HPXMT в сочетании с LBM-анализом представляется многообещающим; Дальнейшая работа с использованием этих методов приблизит нас к пониманию сложного и значимого события формирования ядра у планетезималей.

Рис. 11

Эволюция распределения расплава FeS в матрице оливина за счет деформации сдвига. Измерения проводились при 1,5 ГПа и 1373 К. Матрица оливина Сан-Карлос была удалена в цифровом виде, чтобы лучше проиллюстрировать трехмерное распределение жидкого FeS ( окрашенных пакетов, ). Образец при , -1,5 ГПа и 1373 К, до деформации сдвигом и b, -1,5 ГПа и 1373 К, после поворота верхней и нижней наковальни на 840 °. Поля определяют области интереса, вырезанные из всего объема выборки.Изображение любезно предоставлено Хизер Уотсон (личное сообщение)

Заполнение насыпным проппантом и расклинивание трещин при одноосной нагрузке

Проницаемость коллектора является основным контролирующим фактором при добыче нефти / газа. Для увеличения дебита в горных породах с низкой проницаемостью (например, в плотных песках или сланцах) закачка проппантов в пласт после процессов гидроразрыва породы стала рутинной процедурой на месторождении.Хотя было доказано, что это эффективный способ увеличения производства, нам еще предстоит многое понять в этом методе. Что остается неясным, так это то, как система трещин, заполненных проппантом, реагирует на изменение напряжения нагрузки. Например, влияние изменения напряжения на проницаемость, проводимость, структуру проппанта и ширину трещины до конца не изучено. Sanematsu et al. (2015) провели томографические эксперименты с использованием установки HPXMT для получения изображений двух различных систем ненасыщенных пород / трещин / проппанта, одна с глинистыми сланцами в качестве типичной вмещающей породы, а другая с песчаником Береа.В каждом исследовании расклинивающие наполнители загружались между двумя слоями вмещающей породы, и слои укладывались вместе в направлении одноосного напряжения. Томографические изображения были получены для обеих систем при различных уровнях напряжения, типичных для нефтедобывающих пластов (Рис. 12a – e). Количественный анализ зерен, основанный на трехмерных изображениях, показал ожидаемые изменения по мере увеличения напряжения: перестройка структуры насадки, соответствующее уменьшение пористости и некоторое вложение на стенках породы. По мере увеличения напряжения, моделирование методом конечных элементов на основе изображений (FEM) и LBM показало тенденцию к более однородным полям скорости в обоих случаях.Это связано с устранением самого большого проточного канала в установке проппант-песчаник. Однако в эксперименте с проппант-сланцем более однородное поле скорости было результатом сужения основных проточных каналов. Моделирование методом FEM и LBM предсказало схожую проницаемость в диапазоне приложенных напряжений, и проницаемость практически не зависела от нагрузки при более низких напряжениях (ниже 83 МПа). Установка HPXMT зарекомендовала себя как очень мощный инструмент для предоставления информации, помогающей понять реакцию проппантов на одноосные нагрузки нагружения.

Рис. 12

Визуализация проппантных систем с различными вмещающими породами. a Круглый разрез образца Berea-проппанта в ячейке, показанной на рис. 7a. b Осевое поперечное сечение, показывающее как проппанты ( круглых валиков ), так и породы стенки Береа ( верхняя и нижняя плиты ). c Кубическая область интереса в образце ( цветных шариков ) может быть выбрана в цифровом виде для сегментации твердых и пустотных пространств и подробного анализа проницаемости. d , e Система сланцевый проппант, имитирующая трещину при 0 ( d ) и 83 МПа ( e ). Открытый проход в d закрыт в e , со значительными трещинами в сланцевых породах. Изображения изменены после Sanematsu et al. (2015)

Механизм сжатия кварцевого стекла: сочетание измерений акустической скорости с HPXMT

Измерения объема / плотности некристаллических материалов на основе изображений по своей природе менее точны, с типичными ошибками порядка 2%.Это более чем в десять раз превышает погрешность измерений объема / плотности кристаллических материалов на основе дифракции рентгеновских лучей. Чтобы более точно описать уравнения состояния некристаллических материалов, Kono et al. (2011) объединили визуализацию HPXMT с ультразвуковыми измерениями скорости. Ультразвуковой преобразователь может быть легко установлен на задней стороне полиэтиленовой наковальни (например, рис. 4а), не подвергаясь сжатию во время экспериментов с высоким давлением. Ультразвуковые измерения требуют большего диаметра образца для получения сильных акустических сигналов, и длина образца также должна быть достаточно большой, чтобы избежать перекрытия акустических сигналов, отраженных от обоих концов образца.Кроме того, использование больших образцов выгодно для точного измерения объема образца, хотя максимально достижимое давление будет несколько ограничено. Стеклянный диск SiO 2 диаметром ~ 2,5 мм и длиной 0,429 мм загружался в сборку ячейки. Золотая фольга (толщиной 2,5 мкм) была размещена на обоих концах образца, служа маркерами границ / границ раздела для измерений длины с использованием рентгеновских изображений. В каждой точке давления измеряли время прохождения продольных и поперечных волн на частотах 20 и 30 МГц для продольных и поперечных волн соответственно.Рентгеновская томография обеспечила прямые измерения объема и длины образца, которые затем использовались для расчета скоростей продольных и поперечных волн на основе времени пробега. Предполагая, что образец стекла остается упруго-изотропным при высоких давлениях, плотность образца также может быть получена путем интегрирования скоростей в диапазоне давлений (Kono et al. 2011). Это дает набор данных о плотности, которые полностью не зависят от измерений объема пробы.

Перед экспериментом плотность кварцевого диска, определенная методом Архимеда, равнялась 2.208 г / см 3 . Это использовалось для различения различных методов пороговой обработки при определении объема образца окружающей среды в HPXMT. Было определено, что фильтр Гаусса дает наиболее согласованный объем с данными плотности окружающей среды. Используя фильтр Гаусса, относительные изменения плотности образца при высоких давлениях были определены на основе объемного рендеринга.

Два набора данных плотности, полученные на основе ультразвуковых скоростей и томографических измерений объема, показали отличное согласие.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *