[发明专利]一种利用金属电爆炸效应合成金刚石晶体的装置

权利要求书

1.一种利用金属电爆炸效应合成金刚石晶体的装置，其特征在于，所述的合成金刚石晶体的装置包括N路放电单元，用于控制N路放电单元放电时序的时序控制器(S1)，电爆炸室和包含有金属导体层的石墨组件，N为大于1小于16的正整数；N路放电单元并联；放电单元的正极与电爆炸室的上放电电极(S110)相连，放电单元的负极与电爆炸室的下放电电极(S118)相连；石墨组件放置在上放电电极(S110)和下放电电极(S118)之间；时序控制器(S1)分别与每路放电单元中放电开关的控制端连接；每一路放电单元包括储能电容、放电开关、限流电感、续流二极管；所述储能电容的正端连接放电开关的正极，放电开关的负极和续流二极管的负极相连，续流二极管的正极连接到储能电容的负端，限流电感一端与放电开关的负极相连，另一端作为放电单元的正极，储能电容的负端作为放电单元的负极；N路放电单元的结构相同。

2.根据权利要求1所述的利用金属电爆炸效应合成金刚石晶体的装置，其特征在于，所述的电爆炸室为圆柱型对称结构，水平布置；绝缘支撑筒(S105)位于电爆炸室的中央，石墨组件放置在绝缘支撑筒(S105)中；上放电电极绝缘支撑板(S103)位于绝缘支撑筒(S105)的上端；上放电电极绝缘支撑板(S103)的中央插入上放电电极(S110)；上绝缘盖板(S102)覆盖于上放电电极绝缘支撑板(S103)的上表面；下放电电极绝缘支撑板(S106)位于绝缘支撑筒(S105)的下端，下放电电极绝缘支撑板(S106)的中央插入下放电电极(S118)；下放电电极绝缘支撑板(S106)的底面覆盖有下绝缘盖板(S107)；上放电电极绝缘支撑板(S103)、上绝缘盖板(S102)、下放电电极绝缘支撑板(S106)和下绝缘盖板(S107)的4个通孔插入4根锁紧螺栓(S104)，通过上锁紧螺母(S101)、下锁紧螺母(S108)、上放电电极锁紧螺母(S109)和下放电电极锁紧螺母(S119)紧固；上放电电极(S110)和下放电电极(S118)分别与放电单元的正输出端和负输出端连接；时序控制器(S)对各路放电单元的放电开关进行时序控制。

3.根据权利要求1所述的利用金属电爆炸效应合成金刚石晶体的装置，其特征在于，所述的石墨组件包括石墨筒(S113)、圆筒形金属导体层(S114)和石墨棒(S115)；上放电电极(S110)和下放电电极(S118)与金属导体层(S114)相连；上放电电极(S110)与石墨筒(S113)之间放置环形绝缘垫片(S112)，上放电电极(S110)和石墨棒(S115)之间放置有圆形绝缘垫片(S111)，下放电电极(S118)与石墨筒(S113)之间放置环形绝缘垫片(S116)，下放电电极(S118)和石墨棒(S115)之间放置有圆形绝缘垫片(S117)；上放电电极(S110)、下放电电极(S118)和石墨组件安装在电爆炸室的电容绝缘支撑筒(S105)中，通过上绝缘支撑板(S103)、上绝缘盖板(S102)、下绝缘支撑板(S106)、下绝缘盖板(S108)和四根夹紧螺杆(S104)固定。

4.根据权利要求1所述的利用金属电爆炸效应合成金刚石晶体的装置，其特征在于，所述的石墨组件的外层为石墨筒(S113)，中间层为圆筒形的金属导体层(S114)，内层为石墨棒(S115)，石墨筒(S113)、金属导体层(S114)和石墨棒(S115)同轴；金属导体层(S114)高于石墨筒(S113)和石墨棒(S115)。

5.根据权利要求4所述的利用金属电爆炸效应合成金刚石晶体的装置，其特征在于，所述的石墨筒(S113)和石墨棒(S115)为纯度99％以上的石墨体或含有金属触媒颗粒的石墨体。

6.根据权利要求1所述的利用金属电爆炸效应合成金刚石晶体的装置，其特征在于，N个所述放电单元中的储能电容首先通过充电设备充电，然后储能电容与充电设备断开；时序控制器(S1)与每路放电单元中放电开关的控制端相连，控制放电开关的闭合，N个储能电容通过各自的限流电感后并联在一起，经过放电电极对石墨组件中的金属导体层放电；金属导体流经持续的大电流后，产生焦耳热，迅速汽化变成金属蒸汽，形成局部的高温高压区域；当产生足够的高温高压条件时，石墨产生相变金刚石的物理过程。