[发明专利]金刚石对顶砧装置

说明书

本发明涉及高压实验设备，提供了一种金刚石对顶砧装置。该装置包括压机圆筒上模和压机活塞下模；压机圆筒上模的侧壁上设有多个上托翼，上托翼上轴向贯穿开设有上加压螺丝孔；压机活塞下模的侧壁上设有与上托翼一一对应的下托翼，下托翼上轴向贯穿开设有与上加压螺丝孔一一对应的下加压螺丝孔；压机圆筒上模和压机活塞下模上均轴向贯穿开设有第一锥形孔，每个第一锥形孔的锥顶均嵌设有金刚石压砧；压机圆筒上模的侧壁上设有两个相对设置的上半锥形孔，压机活塞下模的侧壁上设有与上半锥形孔一一对应的下半锥形孔，每个上半锥形孔与对应的下半锥形孔围设形成通向金刚石压砧的第二锥形孔。本发明体积小、重量轻，能够显著缩短轴向和径向工作距离。

技术领域

本发明涉及高压实验设备，具体涉及一种金刚石对顶砧装置。

背景技术

在高压实验科学领域中，静高压实验主要是用于研究在准静水压条件下压力所导致的物质结构和性质的变化。静高压技术是通过外界机械加载方式，对所处理的物体缓慢施加负荷挤压，从而使其内部产生很高的压强并能保持较长时间的一种技术。

目前，金刚石对顶砧是唯一能够将亚毫米级尺寸的材料压缩到静态压力超过百万大气压的设备。金刚石对顶砧在地球科学、凝聚态物理学、化学及材料学等领域有着广泛的应用，例如，通过将金刚石对顶砧与加温系统相结合，可以在狭小的样品腔内实现高温高压条件，进而就能够模拟行星内部深处的压力和温度环境。与此同时，再结合多种同步辐射原位测量技术，不仅可以深入地研究地球内部各层相关物质的物理性质、化学性质、物相转变和岩层迁移等，而且还可以通过调节和改变材料的结构和性质，诱导高压结构相变和物性变化，合成出新型功能材料，进而探索在极端条件下新的物理现象和化学反应。

随着同步辐射技术和X射线聚焦方法的发展，近年来涌现了具有纳米尺度空间分辨率的X射线相干散射成像、X射线纳米探针等一系列新颖技术。如果能够利用这些新颖技术，并在高压原位测量手段上取得突破，人们就可以在从原子尺度到纳米尺度上研究高压下物质的原子和电子的结构和性质，从而必将极大地拓展和丰富现有高压科学研究的范围，使人们能够从更深入的层次上认识物质的结构和功能之间的关系。但是，由于现有的金刚石对顶砧质量重、轴向和径向工作距离长，而将X射线聚焦到纳米尺度范围的X射线能量又偏低，因此不能满足基于这些高空间分辨率新颖技术实验线站的使用要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种质量轻、轴向和径向工作距离短的金刚石对顶砧装置。

为实现上述目的，本发明提供了一种金刚石对顶砧装置，该装置包括压机圆筒上模、压机活塞下模、多个用于连接所述压机圆筒上模和所述压机活塞下模的加压螺丝以及套设在所述加压螺丝上的碟簧；所述压机圆筒上模的侧壁上设有多个沿其周向间隔设置的上托翼，所述上托翼上轴向贯穿开设有上加压螺丝孔；所述压机活塞下模的侧壁上设有与所述上托翼一一对应的下托翼，所述下托翼上轴向贯穿开设有与所述上加压螺丝孔一一对应的下加压螺丝孔；所述压机圆筒上模和所述压机活塞下模上均轴向贯穿开设有第一锥形孔，每个所述第一锥形孔的锥顶均嵌设有金刚石压砧，两个所述金刚石压砧相对设置；所述压机圆筒上模的侧壁上设有两个相对设置的上半锥形孔，所述压机活塞下模的侧壁上设有与所述上半锥形孔一一对应的下半锥形孔，每个所述上半锥形孔与对应的所述下半锥形孔共同围设形成通向所述金刚石压砧的第二锥形孔。

其中，所述上托翼的数量为四个，四个所述上托翼中的其中两个所述上托翼分别与另外两个所述上托翼关于所述压机圆筒上模的中心轴对称。

其中，相邻两个所述上托翼之间的夹角为锐角或钝角。

其中，所述第一锥形孔的锥角为100°。

其中，所述第二锥形孔的锥角为70°。

其中，所述压机圆筒上模的顶面与所述压机活塞下模的底面之间的距离为18mm。

其中，所述第一锥形孔的轴向工作距离为8～10mm，所述第二锥形孔的径向工作距离为10～12mm。