[实用新型]测量金刚石压砧在极端高温高压条件下形变的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及非接触式测量领域，尤其是涉及测量金刚石压砧在极端高温高压条件下形变的装置。

背景技术

金刚石压机（DAC）的发明与应用是静高压实验研究领域的重大突破，也是目前静高压研究领域最普遍的高压产生装置，它产生超高压的能力为人们提供了更深层次认识物质在极端高温高压条件下物理、化学性质的可能。借助DAC加载技术，人们开展了物质在极端高温高压条件下的相变、状态方程、强度、声速以及光学性质、磁学性质、电学性质等的研究。

在利用DAC进行电导率、声速以及压力梯度法强度等测量中，样品厚度的原位精确测量至关重要，而金刚石压砧和封垫在高压下的形变会严重影响样品厚度的精确测量。如果能够得到金刚石压砧在高温高压条件下的形变信息，则可以对高压下样品的厚度进行精修，从而提高实验精度。对金刚石压砧在高压下的形变主要有有限元数值模拟、X光透射成像以及接触式千分尺测量等方法进行评估，有限元数值模拟依赖于所建立的模型以及金刚石压砧和封垫材料的特性参数，X光透射成像法需要高亮度的同步辐射光源、耗费大量珍贵的同步辐射机时，千分尺测量法属于接触式测量、测量精度有限、并且无法给出压砧台面变形的形貌。综上所述，目前尚无有效的方法对金刚石压砧在高温高压下的形变进行测量，难以满足在DAC加载条件下对样品厚度进行原位精确测量的要求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供测量金刚石压砧在极端高温高压条件下形变的装置。该装置包括探测光发射光路、信号接收光路以及信号处理计算机；所述探测光发射光路提供宽谱带探测光，所述信号接收光路收集从金刚石压砧前台面返回的信号光和从其后台面返回的参考光，两束光在信号接收光路的光纤光谱仪中发生频谱干涉；通过计算机处理光纤光谱仪输出的频谱干涉信号，获得金刚石压砧在极端高温高压条件下的形变。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种测量金刚石压砧在极端高温高压条件下形变的装置包括探测光发射光路、信号接收光路以及信号处理计算机；所述探测光发射光路与信号接收光路通过光学元器件连接，信号接收光路的光纤光谱仪与计算机通过数据线连接。

优选的，所述探测光发射光路包括：

带尾纤的宽带光源10，用于发出探测光；

光纤环形器11，通过光纤环形器11第一端口将宽带光源10输入的探测光，从光纤环形器11第二端口输出；

光纤准直器13，用于将光纤环形器11第二端口输出的探测光转变成自由空间传输的准直光，并通过光纤准直器13带增透膜一端输出；

显微物镜6，用于将光纤准直器13输出的准直光聚焦到金刚石压砧7前台面；其中所述宽带光源10与光纤环形器11第一端口光连接，光纤环形器11第二端口与光纤准直器13通过第一光纤跳线12连接；

优选的，所述信号接收光路包括：

显微物镜6，用于收集从金刚石压砧7后台面返回的参考光和从其前台面返回的信号光；

光纤准直器13，用于将显微物镜6收集的参考光和信号光耦合进入光纤，并通过光纤准直器13带尾纤一端输出；

光纤环形器11，将光纤环形器11的第二端口与光纤准直器13的尾纤连接，将收集的参考光和信号光从光纤环形器11第三端口输出；

光纤光谱仪15，通过第二光纤跳线14与光纤环形器11的第三端口连接，用于接收光纤环形器11第三端口输出的参考光和信号光，并记录参考光和信号光在频谱域内发生的频谱干涉信号；

信号处理计算机16，对光纤光谱仪15输出的频谱干涉信号进行处理，获得金刚石圧砧7在极端高温高压条件下的形变。

优选的，所述宽带光源10是中心波长为1550nm的宽谱带光源，谱线宽度不小于30nm或者是谱线宽度不小于30nm的普通自发辐射（ASE）光源，功率不小于30mW。

优选的，所述显微物镜6工作距离大于20mm，放大倍数不小于10倍；

优选的，所述光纤光谱仪15的分辨率高于20pm，可用一般光谱仪代替。

优选的，测量金刚石压砧在极端高温高压条件下形变的装置还包括辅助成像光路，用于辅助探测光发射光路以及信号接收光路的调节，并且监测金刚石压砧7形变的测量位置。