一种高压条件下的光谱测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及材料研究领域，一种高压条件下的光谱测量装置，包括上压力盘、下压力盘、调平螺丝、压力螺丝、顶砧限位螺丝、上支撑盘、下支撑盘、上顶砧、下顶砧、环形垫圈、压力媒介、样品、限位螺杆、光收集系统和激光器，能够在高压条件下研究样品的光谱特性、尽可能抑制顶砧材料的信号，使得入射光和样品表面的反射光分别通过顶砧的冠部斜切面进入和离开顶砧，入射光从金刚石顶砧的冠部斜切面入射，在样品表面的入射角较大，从而能够更好地将金刚石的散射光及荧光与样品的散射光分离开来，压力装置无需导轨结构，避免了由于部件松弛而造成的压力偏差，无需将激光聚焦到样品上非常小的区域，能够减少激光导致的样品表面的局域热量。

【技术实现步骤摘要】
一种高压条件下的光谱测量装置
本专利技术涉及材料研究领域，尤其是一种在高压条件下研究样品的光谱特性的一种高压条件下的光谱测量装置。
技术介绍
研究材料的某些特性随外加压力的变化具有重要意义，高压光谱测量技术是一种典型的研究方法，比如包括拉曼散射在内的可见光的非弹性散射技术，非常适合于研究材料特性对光子能量、磁相互作用、等离子体能量、电子能带结构及超导能隙的依赖关系，通常采用顶砧等压力施加装置对待测材料样品施加压力，同时结合光谱技术对材料进行测量。尤其是高压光散射技术被广泛采用，其优点是能够收集的从样品发出的散射光的立体角较大，样品的散射光信号较强。但是，现有技术的装置也存在下列缺陷，现有技术缺陷一：现有技术某些不透明且散射信号较弱的特殊材料较难得到清晰的拉曼散射光谱，特别是光谱范围与顶砧材料的单光子及双光子拉曼散射谱范围有重叠的材料。现有技术缺陷二：现有技术中的高压光谱测量通常采用支撑台结合金刚石顶砧，并将支撑台沿着固定的导轨压紧以对样品施加压力，导轨的松弛会造成位移的微小偏差，并由于支撑台对顶砧底面的压力分布不均，从而导致顶砧之间的压力偏差，所述一种高压条件下的光谱测量装置能够解决问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术目的是尽可能抑制并过滤顶砧材料的光散射信号，本专利技术的设计使得入射光和从样品表面反射的光分别通过顶砧的冠部斜切面进入和离开顶砧，另外，本专利技术的对样品施加压力的装置无需导轨结构，避免了由于部件松弛而造成的压力偏差。本专利技术所采用的技术方案是：所述一种高压条件下的光谱测量装置包括上压力盘、下压力盘、调平螺丝、压力螺丝、顶砧限位螺丝、上支撑盘、下支撑盘、上顶砧、下顶砧、环形垫圈、压力媒介、样品、限位螺杆、光收集系统和激光器，xyz为三维空间坐标系，金刚石标准切工的各部分对应的名称包括台面、冠部、腰面、亭部和底面，上顶砧的底面向下，下顶砧的底面向上，环形垫圈位于上顶砧的底面和下顶砧的底面之间，环形垫圈中具有压力媒介，样品位于压力媒介内，对样品施加高压时，上顶砧和下顶砧相互靠近，并通过压力媒介将压力施加到样品上，高压范围5GPa到30GPa，光收集系统能够收集的光对应的区域称为光收集区域；上压力盘和下压力盘均是外径为十厘米的钢制圆环形且具有弹性，上压力盘与下压力盘在竖直y方向同轴排列，上压力盘距中心为三厘米的圆周上具有三个均布的M5螺孔，上压力盘距中心为四厘米的圆周上具有三个均布的M4螺孔，每个所述M4螺孔的侧面均具有限位螺杆，下压力盘具有三个均布的M5螺孔、且与上压力盘的所述M5螺孔对应，下压力盘上面具有三个均布的圆锥形凹槽、且与上压力盘的所述M4螺孔对应，压力螺丝为M5螺丝，压力螺丝通过M5螺孔将下压力盘与上压力盘相连接，调平螺丝为M4螺丝且其顶端为圆锥形，调平螺丝通过上压力盘的M4螺孔、且顶端位于下压力盘的圆锥形凹槽内，在下压力盘的上表面距中心为二厘米的圆周上安装有三个均布的顶砧限位螺丝，上支撑盘和下支撑盘均是外径为三厘米的碳化硅圆环，光收集系统位于上支撑盘中心的正上方，上支撑盘嵌套于上压力盘内并连接固定，下支撑盘嵌套于下压力盘内，下支撑盘能够通过三个顶砧限位螺丝来微调，能够改变下支撑盘与下压力盘之间在水平面内的相对位置，上顶砧和下顶砧均采用金刚石标准切工加工而成、且具有台面、冠部、腰面、亭部和底面，冠部斜切面与台面的夹角为40度，上支撑盘的内侧下部具有与水平方向呈40度的斜切面，上支撑盘的内侧斜切面与上顶砧的冠部斜切面接触，下支撑盘的内侧上部具有与水平方向呈40度的斜切面，下支撑盘的内侧斜切面与下顶砧的冠部斜切面接触，激光器发射的激光能够以法向入射上顶砧冠部斜切面，并依次通过上顶砧和压力媒介入射到样品。采用所述一种高压条件下的光谱测量装置进行散射光谱测量的步骤：步骤一，将环形垫圈置于下顶砧的底面上，将压力媒介置于环形垫圈中，将样品置于压力媒介内；步骤二，调节三个调平螺丝以及三个压力螺丝，以改变上压力盘与下压力盘之间的距离，直到上顶砧的底面与下顶砧底面上的压力媒介之间距离为100至150微米；步骤三，调节三个调平螺丝使得上压力盘与下压力盘平行，且上顶砧的底面及下顶砧的底面也分别与上压力盘及下压力盘平行，然后采用限位螺杆固定三个调平螺丝的位置；步骤四，调节三个压力螺丝使得上压力盘与下压力盘的中心部分产生微小的弹性偏向弯曲，以使得上顶砧与下顶砧继续接近，直到上顶砧底面与下顶砧底面上的压力媒介距离为20微米，然后调节三个顶砧限位螺丝以在水平方向对下顶砧进行位置调节，使得上顶砧的底面与下顶砧的底面对准；步骤五，调节三个压力螺丝使得上压力盘与下压力盘进一步偏向弯曲，使得上顶砧能够通过压力媒介对样品施加压力，压力的范围为5Gpa到30Gpa；步骤六，调节光收集系统使得其光收集区域是以样品为顶点的倒置圆锥体，立体角范围典型值为10到30度；步骤七，激光器发射的激光从上顶砧的冠部斜切面以法向入射，并在上顶砧与压力媒介的界面产生折射后入射到样品；步骤八，样品在激光作用下产生的散射光中的位于光收集系统的光收集区域中的部分进入光收集系统；步骤九，分析光收集系统采集得到的样品的散射光信息，用于材料特性研究。本专利技术的有益效果是：本专利技术装置中顶砧的散射光与样品的散射光之间的空间分离度较高，能够增加样品散射信号的信噪比，从而无需将激光聚焦到样品上非常小的区域就能够获得足够强的样品散射信号，因此能够减少激光导致的样品表面的局域热量，另外，本专利技术装置无需导轨等活动结构来对顶砧施加压力，避免了由于活动的部件老化松弛而造成的压力偏差。附图说明下面结合本专利技术的图形进一步说明：图1是本专利技术示意图；图2是上压力盘俯视示意图；图3是上顶砧和下顶砧的放大示意图；图4是金刚石标准切工的示意图。图中，1.上压力盘，2.下压力盘，3.调平螺丝，4.压力螺丝，5.顶砧限位螺丝，6.上支撑盘，7.下支撑盘，8.上顶砧，8-1.台面，8-2.冠部，8-3.腰面，8-4.亭部，8-5.底面，9.下顶砧，10.环形垫圈，11.压力媒介，12.样品，13.限位螺杆，14.光收集系统，15.激光器。具体实施方式如图1是本专利技术示意图，如图2是上压力盘俯视示意图，包括上压力盘(1)、下压力盘(2)、调平螺丝(3)、压力螺丝(4)、顶砧限位螺丝(5)、上支撑盘(6)、下支撑盘(7)、上顶砧(8)、下顶砧(9)、环形垫圈(10)、压力媒介(11)、样品(12)、限位螺杆(13)、光收集系统(14)和激光器(15)，xyz为三维空间坐标系，上压力盘(1)和下压力盘(2)均是外径为十厘米的钢制圆环形且具有弹性，上压力盘(1)与下压力盘(2)在竖直y方向同轴排列，上压力盘(1)距中心为三厘米的圆周上具有三个均布的M5螺孔，上压力盘(1)距中心为四厘米的圆周上具有三个均布的M4螺孔，每个所述M4螺孔的侧面均具有限位螺杆(13)，下压力盘(2)具有三个均布的M5螺孔、且与上压力盘(1)的所述M5螺孔对应，下压力盘(2)上面具有三个均布的圆锥形凹槽、且与上压力盘(1)的所述M4螺孔对应，压力螺丝(4)为M5螺丝，压力螺丝(4)通过M5螺孔将下压力盘(2)与上压力盘(1)相连接，调平螺丝(3)为M4螺丝且其顶端为圆锥形，调平螺丝(3)通过上压力盘(1)的M4螺孔、且顶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压条件下的光谱测量装置，包括上压力盘(1)、下压力盘(2)、调平螺丝(3)、压力螺丝(4)、顶砧限位螺丝(5)、上支撑盘(6)、下支撑盘(7)、上顶砧(8)、下顶砧(9)、环形垫圈(10)、压力媒介(11)、样品(12)、限位螺杆(13)、光收集系统(14)和激光器(15)，xyz为三维空间坐标系，上顶砧(8)的底面向下，下顶砧(9)的底面向上，环形垫圈(10)位于上顶砧(8)的底面和下顶砧(9)的底面之间，环形垫圈(10)中具有压力媒介(11)，样品(12)位于压力媒介(11)内，对样品(12)施加高压时，上顶砧(8)和下顶砧(9)相互靠近，并通过压力媒介(11)将压力施加到样品(12)上，高压范围5GPa到30GPa，光收集系统(14)能够收集的光对应的区域称为光收集区域，其特征是：上压力盘(1)与下压力盘(2)在竖直y方向同轴排列，上压力盘(1)距中心为三厘米的圆周上具有三个均布的M5螺孔，上压力盘(1)距中心为四厘米的圆周上具有三个均布的M4螺孔，每个所述M4螺孔的侧面均具有限位螺杆(13)，下压力盘(2)具有三个均布的M5螺孔、且与上压力盘(1)的所述M5螺孔对应，下压力盘(2)上面具有三个均布的圆锥形凹槽、且与上压力盘(1)的所述M4螺孔对应，压力螺丝(4)通过M5螺孔将下压力盘(2)与上压力盘(1)相连接，调平螺丝(3)的顶端为圆锥形，调平螺丝(3)通过上压力盘(1)的M4螺孔、且顶端位于下压力盘(2)的圆锥形凹槽内，在下压力盘(2)的上表面距中心为二厘米的圆周上安装有三个均布的顶砧限位螺丝(5)，上支撑盘(6)嵌套于上压力盘(1)内并连接固定，光收集系统(14)位于上支撑盘(6)中心的正上方，下支撑盘(7)嵌套于下压力盘(2)内，下支撑盘(7)能够通过三个顶砧限位螺丝(5)来微调，能够改变下支撑盘(7)与下压力盘(2)之间在水平面内的相对位置，上顶砧(8)和下顶砧(9)均采用金刚石标准切工加工而成、且具有台面(8‑1)、冠部(8‑2)、腰面(8‑3)、亭部(8‑4)和底面(8‑5)，冠部斜切面与台面(8‑1)的夹角为40度，上支撑盘(6)的内侧下部具有与水平方向呈40度的斜切面，上支撑盘(6)的内侧斜切面与上顶砧(8)的冠部斜切面接触，下支撑盘(7)的内侧上部具有与水平方向呈40度的斜切面，下支撑盘(7)的内侧斜切面与下顶砧(9)的冠部斜切面接触，激光器(15)发射的激光能够以法向入射上顶砧(8)冠部斜切面，并依次通过上顶砧(8)和压力媒介(11)入射到样品(12)。...

【技术特征摘要】
1.一种高压条件下的光谱测量装置，包括上压力盘(1)、下压力盘(2)、调平螺丝(3)、压力螺丝(4)、顶砧限位螺丝(5)、上支撑盘(6)、下支撑盘(7)、上顶砧(8)、下顶砧(9)、环形垫圈(10)、压力媒介(11)、样品(12)、限位螺杆(13)、光收集系统(14)和激光器(15)，xyz为三维空间坐标系，上顶砧(8)的底面向下，下顶砧(9)的底面向上，环形垫圈(10)位于上顶砧(8)的底面和下顶砧(9)的底面之间，环形垫圈(10)中具有压力媒介(11)，样品(12)位于压力媒介(11)内，对样品(12)施加高压时，上顶砧(8)和下顶砧(9)相互靠近，并通过压力媒介(11)将压力施加到样品(12)上，高压范围5GPa到30GPa，光收集系统(14)能够收集的光对应的区域称为光收集区域，其特征是：上压力盘(1)与下压力盘(2)在竖直y方向同轴排列，上压力盘(1)距中心为三厘米的圆周上具有三个均布的M5螺孔，上压力盘(1)距中心为四厘米的圆周上具有三个均布的M4螺孔，每个所述M4螺孔的侧面均具有限位螺杆(13)，下压力盘(2)具有三个均布的M5螺孔、且与上压力盘(1)的所述M5螺孔对应，下压力盘(2)上面具有三个均布的圆锥形凹槽、且与上压力盘(1)的所述M4螺孔对应，压力螺丝(4)通过M5螺孔将下压力盘(2)与上压力盘(1)相连接，调平螺丝(3)的顶端为圆锥形，调平螺丝(3)通过上压力盘(1)的M4螺孔、且顶端位于下压力盘(2)的圆锥...

【专利技术属性】
技术研发人员：张向平，方晓华，赵永建，
申请(专利权)人：金华职业技术学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33