[发明专利]一种低温高压条件下进行气体聚合反应的装置

摘要

本发明涉及高压物性测量领域，一种低温高压条件下进行气体聚合反应的装置，支撑台无磁性，透光，透x射线，能应用在高磁场或高电场或x‑射线实验中，且无需在支撑台上开口透光、在红宝石荧光中无干扰信号；螺杆I、支撑架I、螺杆II、支撑架II、支撑螺丝、螺杆III、螺杆IV构成压紧装置，支撑架I、支撑架II通过螺杆I、螺杆III、螺杆IV连接成互相交错的嵌套状、且自上而下为支撑架I上支撑盘、支撑架II上支撑盘、支撑架I下支撑盘、支撑架II下支撑盘，旋转螺杆I能带动支撑架II移动，螺杆IV贯穿支撑架II上支撑盘；仅需移动下顶砧来实现压紧；接近气体沸点下引入气体时能视频监控，引入样品气体在装置外部传输管中被冷却并液化，避免冲出样品室。

主权项

一种低温高压条件下进行气体聚合反应的装置，主要包括螺杆I(1)、支撑架I(2)、螺杆II(3)、支撑架II(4)、支撑螺丝(5)、活塞部分(6)、下顶砧(7‑1)、上顶砧(7‑2)、圆柱筒部分(7‑3)、支撑台(8)、螺杆III(9)、螺杆IV(10)、光纤(11)、样品(12)、环氧树脂(13)、金刚石粉末(14)、金属垫圈(15)、温度计(16)、加热器(17)、电缆、传输管及储气罐，所述金属垫圈(15)通过电缆连接有外部仪表，所述支撑架I(2)和支撑架II(4)分别均由上支撑盘、下支撑盘、连接杆组成，主要由圆柱筒部分(7‑3)、活塞部分(6)、上顶砧(7‑2)和下顶砧(7‑1)组成顶砧，所述圆柱筒部分(7‑3)上面具有螺纹透孔，所述支撑架I(2)的上支撑盘、下支撑盘和所述支撑台(8)均具有竖直透孔，所述支撑架II(4)的上支撑盘具有螺孔，所述圆柱筒部分(7‑3)连接于支撑台(8)下表面，所述上顶砧(7‑2)固定于圆柱筒部分(7‑3)内，所述下顶砧(7‑1)连接活塞部分(6)的上表面，活塞部分(6)能够在圆柱筒部分(7‑3)内沿z方向移动，所述支撑台(8)通过螺杆II(3)连接于所述支撑架I(2)下支撑盘的下方，所述活塞部分(6)通过支撑螺丝(5)固定于所述支撑架II(4)的下支撑盘，活塞与支撑架II(4)的下支撑盘之间具有垫片，所述螺杆IV(10)、螺杆III(9)能够使支撑架II(4)的下支撑盘向下移动，活塞部分(6)被向下推，上顶砧(7‑2)和下顶砧(7‑1)之间距离变大，从而松开金属垫圈(15)，所述螺杆III(9)和螺杆IV(10)能实现高精度可控地为样品室释放压力，引入液态反应气体后，移除所述螺杆IV(10)和螺杆III(9)，再旋转螺杆I(1)以使顶砧能够被压紧，上顶砧(7‑2)的下表面与下顶砧(7‑1)的上表面处均具有凹坑，样品(12)外部依次包裹有环氧树脂(13)及金刚石粉末(14)、并置于一对金属垫圈(15)内，一对所述金属垫圈(15)为圆台形结构、且其中心具有直径1mm的孔，金属垫圈(15)的形状能够贴合地嵌入所述上顶砧(7‑2)的下表面与下顶砧(7‑1)的上表面的凹坑处，材料为铜合金，厚度0.08mm，温度计(16)和加热器(17)分别安装于金属垫圈(15)边缘，温度计(16)由镍铝合金以及镍铬合金制成，金刚石粉末(14)的尺寸为直径0.2微米，光纤(11)依次穿过支撑架I(2)的上支撑盘、支撑架II(4)的上支撑盘、支撑架I(2)的下支撑盘、并与支撑台(8)上表面接触，传输管一端连接所述圆柱筒部分(7‑3)、另一端连接储气罐，储气罐内为反应气体，通过传输管能够向上顶砧(7‑2)与下顶砧(7‑1)的凹坑之间通入反应气体，能够将气体引入各种构型的顶砧，实验中顶砧及压紧件置于一个玻璃杜瓦中，玻璃杜瓦中灌入液氦以冷却顶砧，能够用CCD摄像机或视频监视器或透镜通过玻璃杜瓦的窗，观察顶砧内的状况，其特征是：所述支撑台(8)由合成碳化硅材料制造，无磁性，透光，透x射线，能够应用在高磁场或高电场或x‑射线实验中，且无需在支撑台(8)上开口透光、在红宝石荧光中无干扰信号；所述螺杆I(1)、支撑架I(2)、螺杆II(3)、支撑架II(4)、支撑螺丝(5)、螺杆III(9)、螺杆IV(10)构成了用于对顶砧施加压力的压紧装置，所述支撑架I(2)、支撑架II(4)通过所述螺杆I(1)、螺杆III(9)、螺杆IV(10)连接成互相交错的嵌套状、且自上而下为支撑架I(2)的上支撑盘、支撑架II(4)的上支撑盘、支撑架I(2)的下支撑盘、支撑架II(4)的下支撑盘，所述旋转螺杆I(1)下端铰接于所述支撑架II(4)、上端位于所述支撑架I(2)的上支撑盘，通过旋转螺杆I(1)能够带动支撑架II(4)上下移动，支撑架II(4)向上移动时，活塞部分(6)向上移动，以能够对顶砧产生压力，所述螺杆IV(10)贯穿地旋入所述支撑架II(4)的上支撑盘的螺孔，所述螺杆III(9)上端抵接于螺杆IV(10)下方、下端穿过所述支撑架I(2)下支撑盘和所述支撑台(8)的透孔，并贯穿地旋入圆柱筒部分(7‑3)上面的螺纹透孔、且与所述活塞部分(6)上表面接触；装置使得仅需通过移动下顶砧产生压力来实现压紧，适用于各种活塞与圆柱筒结构的顶砧；在接近气体沸点的温度下引入气体时能够通过视频监控，以避免在样品引入过程中引入气泡，对样品气体的温度控制精确度要求低，引入的样品气体在装置外部的传输管中被冷却并液化，能够避免样品在顶砧的垫圈内气化以致于被冲出样品室。