[发明专利]一种金刚石对顶砧内样品厚度测量装置及方法

说明书

本发明的一种金刚石对顶砧内样品厚度测量装置及方法,属于物理量测量的技术领域。所述的测量装置，主要结构包括：定位激光承台(8)、测角激光A承台(5)、测角激光B承台(2)、测距仪(3)、定位调平激光承台(30)以及定位激光承台滑轨(9)、测距滑轨(4)等；由折射定律关系sinθ₁/sinθ₂＝sinθ₃/sinθ₄，经过数学换算推导出样品承压垫片(19)在加压后的厚度h₄＝h₃‑h₁‑h₂+Δh₁+Δh₂。本发明测量设备简单且易于操作，并且测量时综合考虑了各种因素的影响，从而使测量结果更加准确保证物质电学性质和稳态法热学性质测试结果的准确性。

技术领域

本发明属于物理量测量的技术领域，特别涉及一种金刚石对顶砧内样品厚度的测量方法及测量装置。

背景技术

金刚石对顶砧(Diamond Anvil Cell,简称DAC)是目前唯一能够产生百万大气压静态压力的科学装置，是高压科学与技术研究领域中最重要的科学仪器。其主要利用特制的两颗金刚石压砧经过调平对中后，在两个砧面共轴且平行的砧面间对样品进行挤压，从而使样品获得极端压力测试条件。借助DAC技术可以实现多种物理研究，如物质结构研究、拉曼光谱研究、荧光光谱研究、磁变换研究、电学性质研究和热学性质研究等。

但在使用DAC进行物质电学性质和稳态法热学性质研究中，要精确的得到样品的电导率和热学参数值，样品的厚度是一个不可缺少的参数。但由于DAC自身和DAC砧面大小，以及金刚石和垫片的形变，导致样品厚度的准确测量非常困难。所以到目前为止，测量主要采用卸压后直接对样品进行测量、测多个数据点进行拟合估算、单侧点阵测量等方法，如CN100545575C中采多次测量压力与厚度关系，而后用压力与厚度数据进行拟合，从而由拟合数据读取各压力点下样品厚度；CN104990500A中采用单侧点阵测量样品不同深度处厚度值模拟计算方法，上述两种方法及其他相关测量方法均未考虑金刚石较大的折射率对光程差的影响、金刚石未受压时和受压时折射率变化的影响、测量时测量工具是否与压砧底面垂直的影响以及每颗金刚石和样品的特异性的影响，因此测量结果准确性依然难以保证。

本发明是在综合考虑金刚石自身折射率和金刚石受压时折射率变化，测量时测量工具是否与压砧底面垂直，每颗金刚石和样品的特异性的基础上创建的，不但可以达到实时测量的要求，而且可以更加准确的对样品厚度进行测量，从而保证物质电学性质和稳态法热学性质测试结果的准确性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服背景技术存在的缺陷，即在DAC加压过程中，由于DAC自身体积小、DAC中金刚石压砧砧面小，以及金刚石和垫片在加压时同时存在形变，导致样品厚度难以实时厚度的准确测量的问题，提供一种全新的测量面和测量点确定以及样品厚度计算推导方法，不但可以保证各计算数据数值的可靠性，并具有设备简单，方法可靠，结果准确的诸多优点。

本发明的技术方案如下：

一种金刚石对顶砧内样品厚度测量装置，结构包括：中央处理器1、多功能调整平台滑轨15和安放于多功能调整平台滑轨15上的多功能调整平台17，在多功能调整平台17上安装有金刚石A压砧18、金刚石B压砧20以及夹在金刚石A压砧18和金刚石B压砧20中间的样品承压垫片19，样品承压垫片19中心压腔内放置样品32；所述的多功能调整平台17是具备上下、左右、单侧倾角调整功能的平台；其特征在于，结构还有定位激光承台8、测角激光A承台5、测角激光B承台2、测距仪3、定位调平激光承台30以及定位激光承台滑轨9、测距滑轨4；其中，定位激光承台8安放于定位激光承台滑轨9上，测距仪3、测角激光A承台5、测角激光B承台2安放于测距滑轨4上；