HPOC技术的优越性：制样方便且测量误差小

HPOC具有很好的稳定性，经测试，高压腔的可操作温度范围为83.15～773.15K，而且由于其容易整合原位观测技术等各方面的优点，已被广泛应用于地质流体研究相关的诸多方面，例如水合物相平衡[150]、气液相平衡[51，151-153]、流体动力学[154]及分子微观性质[155，156]等方面。

HPOC技术的优越性主要体现在以下一些方面：

（1）制样方便。由于样品腔体积微小，所以HPOC对样品的需求量很小，在节约药品试剂降低成本的同时，也不容易与污染源接触，保证所装的样品纯净度高。装样过程容易操控，可通过毛细管的毛细力将液体样品吸入样品管中，焊封后通过简单的离心技术将液体样品离心到管底。对于气体的封装，可通过图2-10所示的HPOC后方连接的管线经过抽真空--洗气--抽真空--充气步骤引入高纯度的气体。或者，可用简单的排气方法在样品管中精确地Hg封一定比例（相对液体样品）的气体，很好地控制样品的组成。由于HPOC占用空间小，可同时制备多个样品备用。相对HPOC，前述的CVP、VVP、HWT技术需要装入较多的试剂，而且一次性只能测量一个样品，尤其是需要研究相平衡问题时，达到平衡所需时间长，故效率不高。SFI技术，样品制作过程比较复杂，成功率低。

（2）温度、压力独立控制；获取数据效率高。如图2-11所示，HPOC系统的温度和压力控制系统彼此独立，所以两个条件设定互不干扰。这点明显优于合成流体包裹体技术，SFI技术研究的是等容体系，所以在升高温度的同时压力也在同步上升，温度和压力互相依赖。HPOC样品需求量小，所以在同时含气、液多组分样品准备过程中，达到均一状态的时间短，而且可以在样品测试前预先加压，工作效率大大提高。样品测试过程中，样品腔的体积相对冷热台加热元件的体积要大，所以样品恒温时间短，容易达到稳定状态，这缩短了两个数据获取之间需要等待的时间，进而在一定的时间内可高效地获取大量的实验数据。

（3）光学干扰小。制作HPOC的熔融石英材料纯度高，光学性质简单，Raman光谱测量、X摄像光谱测量干扰峰少，干扰波谱范围小[149]。可用于研究大多数常见的物质，尤其是地质流体中常见的组分，如CO2、CH4、H2O等。

（4）可用高倍、高数值孔径的镜头观察样品[149]。HPOC的石英材料为无色透明状，透光性强，反光性弱，适合用高倍镜观测腔内部的样品状况，而且相对显微镜的视场宽度范围毛细管能够提供充足的观测区间，因而适合高数值孔径的镜头进行观测。

（5）安全性高。由于毛细管体积小（横截面直径不超过900μm），即使遭遇爆裂的情况，其产生的石英细渣对人体的伤害也可通过常规的阻挡防护降为零，所以具有很高的安全性。同时加压设备中的加压介质对于绝大多数的实验皆可用水担当，安全性远高于气体加压介质。(www.xing528.com)

（6）测量精度高，数据可重复性好。在下文将详细介绍本方法的实验观察精度和分析可重复性。

HPOC技术运用于测量流体的相平衡研究已显出其独特的优势[51，157]。然而，HPOC用于测量流体的P-V-T-x数据需要确定体积（或者密度）这一变量。在高温高压下，随着温度压力的改变，毛细管的横截面积势必会产生一定的变化，但是这种变化是一般光学系统所不能观测到的。因此，HPOC测量并不能得到体积/密度的绝对量，而是通过测量体积/密度变量相对的变化并通过系统校正来研究流体的P-V-T-x行为规律。如此的测量途径在前人的研究中已有类似的报道，例如Guignon等[16]报道的方法（图2-12），其原理是根据测量的体积的变化，选取IAPWS-95计算的参照值来得到一系列温度和压力下的水的P-V-T数据。这种方法所用的装置如图2-12所示，实质为一种VVP方法。其基本的结构，由一个圆筒形的不锈钢腔与一个铜活塞组成压力腔（内径24mm，最大体积18m L）。体积变化，活塞移动，诱导套在活塞杆上的铁磁体核外围的线性差动变压器螺线管中的电压变化，即将体积变化转变为电信号。273.15K以上，这种方法的最大测量误差为0.07%。

图2-12　Guignon等[16]报道的变体积压力腔示意图

1.高压液压泵；2.高压腔；3.恒温浴；4.线性差动变压器（LVDT）；5.固体活塞；6.样品

相比这些方法，HPOC的设计是通过观测界面的移动来确定体积变化情况的，需要测量的是长度数据，更为直接，无需对信号进行转换，因此消除了中间环节可能增加误差的因素。