[发明专利]一种用于中子衍射的便携式压力加载装置

说明书

本发明公开了一种用于中子衍射的便携式压力加载装置。所述的装置包括压头、底座、导向块、滑块、传压介质和样品。上、下底座通过接触面带动滑块、导向块移动，使六个压头同时向传压介质中心推进，使放置于传压介质中心的样品受到均匀的压力加载。立方体传压介质的对角面垂直于水平面，这样在加压过程中，中子光路可以通过压头之间的间隙依次进入密封边、传压介质和样品，对样品进行在线中子衍射测量实验。该装置吸收了多面顶压机和对顶压机的优点，具有小型便携、大体积样品、样品均匀受压的特点。该装置便于进行高压下的材料合成和材料的物理性能测量，适合用于光学、电学、X射线衍射，特别是中子衍射方面的原位测量实验。

技术领域

本发明属于静高压技术领域，具体涉及一种用于中子衍射的便携式压力加载装置。

背景技术

高压科学几乎渗透到了绝大多数的前沿课题研究中，被视为在未来最有可能取得重大科学突破的研究领域。高压研究的进步与高压设备及原位表征技术的发展密不可分。与X射线相比，中子具有对轻元素敏感、能够识别近邻原子和区分同位素、具有磁矩、很强的穿透力等特点，使原位表征大块体材料成为可能。所以，中子散射技术为基础科学研究和新材料研发提供一种独特的手段。特别是近年来与大腔体静高压技术结合而发展起来的高压原位中子衍射，在含能材料、含水矿物、超导以及磁材料等方面研究发挥了重要的作用。

因为对顶砧压机具有产生压力效率高、结构简单，并且有较大的衍射窗口的特点，所以目前在中子衍射实验中以对顶砧高压装置为主，其中又以巴黎-爱丁堡压机最为普遍。为了获取更高的压力和更大的样品腔，前苏联科学家Khvostantsev对两面顶压腔进行了发展，在上世纪70年代发明了凹曲面压腔。这种装置的砧面为一个半球状的凹陷，两个砧头对顶时，构成一个近似于球状的试样空间。到90年代，巴黎大学和爱丁堡大学的几个研究小组对凹曲面压腔的高压装置进行了改进，增加了装置的便携性和可操作性，所以又被称为巴黎-爱丁堡压机。一个能产生2MN载荷的系统只有几十千克的质量，很容易安装在中子源上。伴随着快速发展起来的高通量中子源，巴黎-爱丁堡压机开始广泛应用于高压中子衍射实验，并带动了高压中子衍射实验的快速发展。

但对顶压机因为是单轴加压，缺少足够的侧向支撑，导致样品腔的压力梯度较大。同时，由于样品腔在侧向产生较大的流动，导致样品腔在加压方向会越来越薄而变形严重，对加热组装的稳定也非常不利，难以对样品施加1500°C以上的温度。而以六面顶、六-八模为主的多面顶压机可以多轴压缩，在样品腔内产生均匀的样品环境（静水压），可获得更均匀的压力分布, 使样品受力更为均匀，从而在产生高压的同时可以产生很高的温度。这种多面顶压机一般基于铰链式六面顶压机和两面顶压机。无论铰链式六面顶压机和两面顶压机体型都非常庞大，重量达几吨，同步辐射和中子线站很难有足够的空间来放置，也不具有便携性。另外，中子衍射实验特别是角度分辨模式的中子衍射，需要大角度开口。传统六面顶加压模式下，压头通常会挡住衍射窗口，因此不便进行原位中子衍射，特别是无法进行角度分辨的中子衍射。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于中子衍射的便携式压力加载装置。

本发明的用于中子衍射的便携式压力加载装置，其特点是，所述的装置包括压头、底座、导向块、滑块、传压介质和样品；所述的压头包括、下压头、左压头、右压头、前压头和后压头，各压头的形状为正四面椎体；所述的底座包括上底座和下底座；所述的导向块包括上导向块、下导向块、左导向块Ⅰ、左导向块Ⅱ、右导向块Ⅰ、右导向块Ⅱ、前导向块和后导向块，各导向块的形状为具有一个45°切面的长方体；所述的滑块包括左滑块和右滑块，各滑块为具有二个45°切面的长方体；