[发明专利]一种用于产生超高压的装置

说明书

本发明公开了一种用于产生超高压的装置，本发明能够进行X光衍射，特别是中子衍射实验，并可集成电输运、光谱等多种测量手段。本发明包括两面顶压机驱动的上下两个碳化钨压砧构成的一级压腔、由八个二级压砧组成的二级压腔、可穿透X光或中子的封垫、可放入由压砧端面和封垫形成的空间的高温高压组装、用于支撑八个二级压砧并具有入射与出射窗口的钢环。本发明集成了对顶砧小压机与滑块式多面顶大压机的优点，兼具了对顶砧压机的小巧灵活与多面顶大压机可提供足够的侧向支撑及较大的样品尺寸，非常适合进行原位的X光/中子衍射实验及电输运、光谱等测量手段的集成。本发明具有产生压力高、形成大尺寸样品腔、可进行多种原位测试的优点。

技术领域

本发明属于高压装置领域，具体涉及一种用于产生超高压的装置，能够用于中子衍射实验的超高压加载，用于材料在高压高温等极端条件下结构和物理性能的测量。

背景技术

高压（High pressure）科学的生存和发展，强烈依赖于产生高压的实验技术以及高压下物理量的原位测量。静高压装置主要包括对顶砧高压装置（包括金刚石对顶砧压机和巴黎-爱丁堡压机）、圆筒活塞式压机、两面顶压机和多面顶大腔体压机。为了便于X光或中子的原位测量，对顶砧高压装置是目前同步辐射及中子散射线站上通用的高压装置。同步辐射以金刚石对顶砧为主，中子散射以巴黎-爱丁堡压机为主。名称为“原位中子衍射用对顶砧高压装置”的中国专利（公开号：CN102507618A）公开了一种原位中子衍射用对顶砧高压装置，该装置能够长时间保压、结构简单的框架式加载系统。名称为“硅碳石对顶砧高压容器”的中国专利（公开号：CN1611292）公开了一种可用于X射线衍射和中子衍射实验的碳化硅对顶砧高压容器，该装置可产生很高的压力（~50GPa），但样品腔尺寸有限，因此对中子束流强度要求很高。相比对顶砧高压装置，多面顶大腔体压机可获得较大的样品和相对均匀的压力、温度场，并且可产生更高的压力。名称为“用于产生超高压的新型装置”的中国专利（公开号：CN101091895）公开了一种基于六面顶压机构架的六-八面体大腔体静高压装置。由于八个二级碳化钨压砧的增压作用，使六面顶压机的压力范围由7GPa增加到30GPa。但由于多面顶大腔体压机的压砧构成了一个封闭的空间，阻碍了该装置用于X光或中子的原位表征。

发明内容

为了克服已有技术中通用于中子衍射的对顶砧高压装置的样品小、压力场不均匀的不足，本发明提供一种用于产生超高压的装置，可用于X光和中子原位表征实验的高压装置。

本发明的一种用于产生超高压的装置，其特点是，所述的用于产生超高压的装置含有一级压砧Ⅰ、一级压砧Ⅱ、八个滑块式的二级压砧、支撑钢环、封垫、入射窗口、出射窗口、热电偶、铜箔和高压组件。其中，二级压砧包括结构相同的四个二级压砧Ⅰ和四个二级压砧Ⅱ，二级压砧端面均为正三角形。高压组件包括传压介质、导电金属片、加热管。其连接关系是，所述的一级压砧Ⅰ、一级压砧Ⅱ的凹面上下对应设置于支撑钢环内，在支撑钢环内合围形成一空间，一级压砧Ⅰ、一级压砧Ⅱ分别与支撑钢环紧箍配合。在一级压砧Ⅰ、一级压砧Ⅱ的中心轴线上分别开有圆孔Ⅰ、圆孔Ⅱ，圆孔Ⅱ用于通过热电偶。所述的八个二级压砧置于一级压砧Ⅰ、一级压砧Ⅱ形成的空间内，其中四个二级压砧Ⅰ凸面向上环形分布于一级压砧Ⅰ的下方，与一级压砧Ⅰ滑动连接，四个二级压砧Ⅱ凸面向下环形分布于一级压砧Ⅱ的上方，与一级压砧Ⅱ滑动连接，四个二级压砧Ⅰ、四个二级压砧Ⅱ在支撑钢环的中心轴线上分别形成有中心孔。所述的四个二级压砧Ⅰ、四个二级压砧Ⅱ之间设置有封垫，四个二级压砧Ⅰ、四个二级压砧Ⅱ与封垫构成一个密闭空间，高压组件置于密闭空间内。所述的高压组件的中心设置有样品盒，样品盒外围设置有加热管，加热管外围、上、下均设置有传压介质，加热管与上、下传压介质之间分别设置有导电金属片。所述的支撑钢环上设置有聚四氟乙烯，支撑钢环与一级压砧Ⅰ之间通过聚四氟乙烯支撑。所述的支撑钢环与四个二级压砧Ⅰ、四个二级压砧Ⅱ之间设置有电木圈；支撑钢环中心径向分别设置有入射窗口、出射窗口。

所述的一级压砧Ⅰ与二级压砧Ⅰ之间、一级压砧Ⅱ与二级压砧Ⅱ之间分别设置有铜箔。