[實用新型]測量金剛石壓砧在極端高溫高壓條件下形變的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320830307.5
• 申請日: 2013-12-16
• 公開（公告）號: CN203881304U
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉盛剛;翁繼東;馬鶴立;陶天炯;敬秋民;張毅;柳雷;王翔;畢延;戴誠達;蔡靈倉;譚華;吳強;劉倉理
• 申請（專利權(quán)）人: 中國工程物理研究院流體物理研究所
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 徐宏;吳彥峰

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及非接觸式測量領(lǐng)域，尤其是涉及測量金剛石壓砧在極端高溫高壓條件下形變的裝置。

背景技術(shù)

金剛石壓機（DAC）的發(fā)明與應(yīng)用是靜高壓實驗研究領(lǐng)域的重大突破，也是目前靜高壓研究領(lǐng)域最普遍的高壓產(chǎn)生裝置，它產(chǎn)生超高壓的能力為人們提供了更深層次認識物質(zhì)在極端高溫高壓條件下物理、化學(xué)性質(zhì)的可能。借助DAC加載技術(shù)，人們開展了物質(zhì)在極端高溫高壓條件下的相變、狀態(tài)方程、強度、聲速以及光學(xué)性質(zhì)、磁學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)等的研究。

在利用DAC進行電導(dǎo)率、聲速以及壓力梯度法強度等測量中，樣品厚度的原位精確測量至關(guān)重要，而金剛石壓砧和封墊在高壓下的形變會嚴重影響樣品厚度的精確測量。如果能夠得到金剛石壓砧在高溫高壓條件下的形變信息，則可以對高壓下樣品的厚度進行精修，從而提高實驗精度。對金剛石壓砧在高壓下的形變主要有有限元數(shù)值模擬、X光透射成像以及接觸式千分尺測量等方法進行評估，有限元數(shù)值模擬依賴于所建立的模型以及金剛石壓砧和封墊材料的特性參數(shù)，X光透射成像法需要高亮度的同步輻射光源、耗費大量珍貴的同步輻射機時，千分尺測量法屬于接觸式測量、測量精度有限、并且無法給出壓砧臺面變形的形貌。綜上所述，目前尚無有效的方法對金剛石壓砧在高溫高壓下的形變進行測量，難以滿足在DAC加載條件下對樣品厚度進行原位精確測量的要求。

實用新型內(nèi)容

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供測量金剛石壓砧在極端高溫高壓條件下形變的裝置。該裝置包括探測光發(fā)射光路、信號接收光路以及信號處理計算機；所述探測光發(fā)射光路提供寬譜帶探測光，所述信號接收光路收集從金剛石壓砧前臺面返回的信號光和從其后臺面返回的參考光，兩束光在信號接收光路的光纖光譜儀中發(fā)生頻譜干涉；通過計算機處理光纖光譜儀輸出的頻譜干涉信號，獲得金剛石壓砧在極端高溫高壓條件下的形變。

本實用新型采用的技術(shù)方案如下：

一種測量金剛石壓砧在極端高溫高壓條件下形變的裝置包括探測光發(fā)射光路、信號接收光路以及信號處理計算機；所述探測光發(fā)射光路與信號接收光路通過光學(xué)元器件連接，信號接收光路的光纖光譜儀與計算機通過數(shù)據(jù)線連接。

優(yōu)選的，所述探測光發(fā)射光路包括：

帶尾纖的寬帶光源10，用于發(fā)出探測光；

光纖環(huán)形器11，通過光纖環(huán)形器11第一端口將寬帶光源10輸入的探測光，從光纖環(huán)形器11第二端口輸出；

光纖準直器13，用于將光纖環(huán)形器11第二端口輸出的探測光轉(zhuǎn)變成自由空間傳輸?shù)臏手惫猓⑼ㄟ^光纖準直器13帶增透膜一端輸出；

顯微物鏡6，用于將光纖準直器13輸出的準直光聚焦到金剛石壓砧7前臺面；其中所述寬帶光源10與光纖環(huán)形器11第一端口光連接，光纖環(huán)形器11第二端口與光纖準直器13通過第一光纖跳線12連接；

優(yōu)選的，所述信號接收光路包括：

顯微物鏡6，用于收集從金剛石壓砧7后臺面返回的參考光和從其前臺面返回的信號光；

光纖準直器13，用于將顯微物鏡6收集的參考光和信號光耦合進入光纖，并通過光纖準直器13帶尾纖一端輸出；

光纖環(huán)形器11，將光纖環(huán)形器11的第二端口與光纖準直器13的尾纖連接，將收集的參考光和信號光從光纖環(huán)形器11第三端口輸出；

光纖光譜儀15，通過第二光纖跳線14與光纖環(huán)形器11的第三端口連接，用于接收光纖環(huán)形器11第三端口輸出的參考光和信號光，并記錄參考光和信號光在頻譜域內(nèi)發(fā)生的頻譜干涉信號；

信號處理計算機16，對光纖光譜儀15輸出的頻譜干涉信號進行處理，獲得金剛石圧砧7在極端高溫高壓條件下的形變。

優(yōu)選的，所述寬帶光源10是中心波長為1550nm的寬譜帶光源，譜線寬度不小于30nm或者是譜線寬度不小于30nm的普通自發(fā)輻射（ASE）光源，功率不小于30mW。

優(yōu)選的，所述顯微物鏡6工作距離大于20mm，放大倍數(shù)不小于10倍；

優(yōu)選的，所述光纖光譜儀15的分辨率高于20pm，可用一般光譜儀代替。

優(yōu)選的，測量金剛石壓砧在極端高溫高壓條件下形變的裝置還包括輔助成像光路，用于輔助探測光發(fā)射光路以及信號接收光路的調(diào)節(jié)，并且監(jiān)測金剛石壓砧7形變的測量位置。