一种用于高压显微光谱测试的金刚石对顶砧及测试方法技术

本发明专利技术提供了一种用于高压显微光谱测试的金刚石对顶砧，所述金刚石对顶砧包括：固定并保护金刚石一的上套缸；位于上套缸相对下方的下保护套；位于下保护套内的加压螺栓；固定在上套缸内侧的金刚石一；固定在下保护套内的金刚石二；位于金刚石一和金刚石二之间的封垫；和将所述金刚石对顶砧组件主体固定在低温

【技术实现步骤摘要】
一种用于高压显微光谱测试的金刚石对顶砧及测试方法


[0001]本专利技术属于光谱测试领域，具体涉及一种用于高压显微光谱测试的金刚石对顶砧及测试方法。

技术介绍

[0002]金刚石对顶砧作为施加流体静压的设备已经广泛应用于材料在高压下的物理性质研究中。极端环境如低温，强磁场已经成为研究先进材料，如超导材料，二维原子材料和拓扑材料的基本物理性质的重要条件。低温超导磁体是为样品测试提供低温
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强磁场环境的凝聚态材料研究领域中广泛使用的重要仪器。尽管已经有金刚石对顶砧用于低温超导磁体中，实现了低温
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磁场
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高压下材料的电学测试，但是在低温
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磁场
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高压下进行显微光谱测量很难实现，这主要是因为显微光谱测量需要采用低温三维位移台调节待测试样位置，而传统金刚石对顶砧的尺寸和重量都不能满足低温超导磁体中显微光谱测量的需求。

技术实现思路

[0003]因此，本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺陷，采用特殊设计的金刚石对顶砧套筒，减轻压机重量，减小压机尺寸，提供一种用于高压显微光谱测试的金刚石对顶砧及测试方法，实现了在低温
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磁场环境下的高压显微光谱测试。
[0004]为实现上述目的，本专利技术的第一方面提供了一种用于高压显微光谱测试的金刚石对顶砧，所述金刚石对顶砧包括：
[0005]固定并保护金刚石一的上套缸；
[0006]位于上套缸相对下方的下保护套；
[0007]位于下保护套内的加压螺栓；
[0008]固定在上套缸内侧的金刚石一；
[0009]固定在下保护套内的金刚石二；
[0010]位于金刚石一和金刚石二之间的封垫；和
[0011]将所述金刚石对顶砧组件主体固定在低温
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强磁场内位移台上的底座。
[0012]根据本专利技术第一方面的用于高压显微光谱测试的金刚石对顶砧，所述金刚石对顶砧的上套缸、下保护套、加压螺栓和底座的材料为高强度铍铜。
[0013]根据本专利技术第一方面的用于高压显微光谱测试的金刚石对顶砧，所述上套缸的套体为四周镂空设计；和/或
[0014]所述上套缸的顶部中心开孔；
[0015]优选地，所述上套缸的顶部中心开孔用于透过激发光或散射光；和/或
[0016]优选地，所述金刚石对顶砧的整体质量为不大于100g，更优选为不大于80g，最优选为不大于74g。
[0017]根据本专利技术第一方面的用于高压显微光谱测试的金刚石对顶砧，所述下保护套用于固定金刚石二、封垫、加压螺栓并保护金刚石二；
[0018]优选地，所述上套缸和所述下保护套的连接方式为螺纹连接。
[0019]根据本专利技术第一方面的用于高压显微光谱测试的金刚石对顶砧，所述加压螺栓从下往上旋转，带动金刚石二移动，在金刚石一和金刚石二之间产生高压；
[0020]优选地，所述高压的最大压力为10～20GPa，更优选为15～20GPa，最优选为20GPa。
[0021]根据本专利技术第一方面的用于高压显微光谱测试的金刚石对顶砧，所述金刚石一固定在上套缸开孔位内侧并用于产生压力；
[0022]优选地，所述金刚石一与上套缸顶部中心开孔同心放置。
[0023]根据本专利技术第一方面的用于高压显微光谱测试的金刚石对顶砧，所述金刚石二由所述加压螺栓带动向上位移与所述金刚石一之间产生高压。
[0024]根据本专利技术第一方面的用于高压显微光谱测试的金刚石对顶砧，所述封垫将样品和压力标定物质固定在金刚石一和金刚石二接触面的范围内；其中：
[0025]所述封垫的材料优选为不锈钢；
[0026]所述压力标定物质优选为红宝石；和/或
[0027]所述高压优选作用于置于金刚石一和金刚石二之间的样品和压力标定物质。
[0028]根据本专利技术第一方面的用于高压显微光谱测试的金刚石对顶砧，
[0029]所述底座形状为圆八面形；
[0030]所述底座尺寸为(20～30)
×
(20～30)
×
(2～6)mm，优选为(22～26)
×
(22～26)
×
(3～5)mm，最优选为24
×
24
×
4mm；
[0031]所述底座的中心开孔尺寸与所述下保护套的开孔尺寸一致；和/或
[0032]所述底座侧方开孔用于固定所述金刚石对顶砧组件主体；其中，
[0033]所述底座侧方开孔的形状优选为细螺纹孔；
[0034]当底座侧方开孔优选为细螺纹孔时，开孔孔径优选为1～5mm，更优选为1～3mm，最优选为2mm；和/或
[0035]所述金刚石对顶砧组件主体总高优选为30～45mm，更优选为30～40mm，最优选为35.4mm。
[0036]本专利技术的第二方面提供了第一方面所述的用于高压显微光谱测试的金刚石对顶砧的测试方法，所述方法包括以下步骤：
[0037](1)在低温
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强磁场内位移台上使用本专利技术第一方面所述的金刚石对顶砧加压产生高压；
[0038](2)用封垫将样品和压力标定物质一起固定在金刚石一和金刚石二之间；和
[0039](3)固定所述金刚石一的上套缸顶部中心开孔使激发光和拉曼散射信号透过；
[0040]其中，在步骤(1)中：
[0041]所述加压优选由加压螺栓完成；
[0042]所述低温的工作温度范围优选为4.2K～300K，最优选为4.2K；和/或
[0043]所述强磁场的磁场范围优选为0.01T～9T。
[0044]根据本专利技术的一个具体方案，本专利技术的第一方面提供了一种用于低温超导磁体内高压显微光谱测试的金刚石对顶砧，所述设备包括：
[0045]上套缸，用于固定并且保护金刚石一；
[0046]下保护套，用于固定并且保护金刚石二，固定加压螺栓组件；
[0047]加压螺栓，用于带动金刚石二移动，在两金刚石之间产生高压；
[0048]金刚石一，固定在上套缸上，用于产生压力；
[0049]金刚石二，固定在下保护套上，用于产生压力；
[0050]封垫，位于两金刚石之间，用于将样品和红宝石等压力标定物质封固在金刚石对顶砧高压作用范围内；
[0051]底座，用于将本专利技术所述金刚石对顶砧固定在低温
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强磁场内位移台上。
[0052]优选地，所述金刚石对顶砧采用高强度铍铜制作。
[0053]根据本专利技术第一方面的金刚石对顶砧，其中，所述低温工作温度4.2K～300K，磁场范围0.01T～9T。
[0054]根据本专利技术第一方面低温超导磁体内高压样品显微光谱测试金刚石对顶砧，其中所述上套缸套体四周采用镂空设计减小本专利技术所描述金刚石对顶砧整体质量至74g，顶部中心开孔用于透过激发光和散射光，金刚石一固定于上套缸开孔位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于高压显微光谱测试的金刚石对顶砧，其特征在于，所述金刚石对顶砧包括：固定并保护金刚石一的上套缸；位于上套缸相对下方的下保护套；位于下保护套内的加压螺栓；固定在上套缸内侧的金刚石一；固定在下保护套内的金刚石二；位于金刚石一和金刚石二之间的封垫；和将所述金刚石对顶砧组件主体固定在低温
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强磁场内位移台上的底座。2.根据权利要求1所述的用于高压显微光谱测试的金刚石对顶砧，其特征在于：所述金刚石对顶砧的上套缸、下保护套、加压螺栓和底座的材料为高强度铍铜。3.根据权利要求1或2所述的用于高压显微光谱测试的金刚石对顶砧，其特征在于：所述上套缸的套体为四周镂空设计；和/或所述上套缸的顶部中心开孔；优选地，所述上套缸的顶部中心开孔用于透过激发光或散射光；和/或优选地，所述金刚石对顶砧的整体质量为不大于100g，更优选为不大于80g，最优选为不大于74g。4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于高压显微光谱测试的金刚石对顶砧，其特征在于：所述下保护套用于固定金刚石二、封垫、加压螺栓并保护金刚石二；优选地，所述上套缸和所述下保护套的连接方式为螺纹连接。5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于高压显微光谱测试的金刚石对顶砧，其特征在于：所述加压螺栓从下往上旋转，带动金刚石二移动，在金刚石一和金刚石二之间产生高压；优选地，所述高压的最大压力为10～20GPa，更优选为15～20GPa，最优选为20GPa。6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于高压显微光谱测试的金刚石对顶砧，其特征在于：所述金刚石一固定在上套缸开孔位内侧并用于产生压力；优选地，所述金刚石一与上套缸顶部中心开孔同心放置。7.根据权利要求1至6中任一项所述的用于高压显微光谱测试的金刚石对顶砧，其特征在于：所述金刚石二由所述加压螺栓带动向上位移与所述金刚石一之间产生高压。...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨洋，朱恪，韩永平，李昱桐，
申请(专利权)人：中国科学院物理研究所，
类型：发明
国别省市：