[發明專利]一種用于磁光克爾效應測量的高壓樣品測試臺

在審

• 申請號: 201711040831.1
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN107728084A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 方曉華;賈冬玲;張向平
• 申請（專利權）人: 金華職業技術學院
• 主分類號: G01R33/032
• 分類號: G01R33/032;G01R33/12;G01R27/26;G01L1/24
• 代理公司: 暫無信息
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技術領域

本發明涉及高壓物理實驗技術和材料物性測量領域，是一種能夠降低樣品薄膜碎裂率、適用于極低溫度、裝置成本低的一種用于磁光克爾效應測量的高壓樣品測試臺。

背景技術

頂砧是目前唯一能夠產生百萬大氣壓以上靜態壓力的科學實驗裝置，在高壓科學研究中不可替代，頂砧的工作原理是利用一對具有極小臺面(一般直徑在幾十微米量級)的高硬度材料通過機械方式擠壓樣品而產生高壓環境，在兩個臺面形成的擠壓面之間放置預先加工有樣品孔的金屬墊圈，樣品放置在樣品孔中。在實驗過程中需要對樣品受到的壓強進行監測，目前一般的壓強測試方法通常使用紅寶石熒光譜的方法，需要將一塊紅寶石與樣品一起置于頂砧的樣品室內，同時收集其發出的熒光。

磁光克爾效應作為表面磁學的重要實驗手段，已被廣泛應用于磁有序、磁各向異性、多層膜中的層間耦合以及磁性超薄膜間的相變行為等問題的研究。磁光克爾法是測量材料特性特別是薄膜材料物性的一種有效方法。磁光克爾效應的測量基本裝置包括：磁體、激光器、起偏器、檢偏器、光電探測器。基本實驗方法如下：激光束通過起偏器后以線偏振光入射到樣品表面，然后從樣品表面反射，經過檢偏器后進入光電探測器。檢偏器的偏振方向要與起偏器成偏離消光位置一個很小的角度6，無論反射光偏振面是順時針還是逆時針旋轉，反映在光強的變化上都是強度增大。而在近似消光位置，通過檢偏器的光線有一個本底光強I。反射光偏振面旋轉方向和6同向時光強增大，反向時光強減小。這樣樣品的磁化方向可以通過光強的變化來區分。樣品放置在磁場中，當外加磁場改變樣品磁化強度時，反射光的偏振狀態發生改變，通過檢偏器的光強也發生變化，根據光電探測器探測到這個光強的變化就可以推測出樣品的磁化狀態。目前已經開發出多種磁光介質材料，包括非晶態稀土一過渡金屬合金材料、非晶態錳鉍鋁硅合金材料和非晶態錳鉍稀土合金材料等，這些材料通常是采用真空蒸鍍、磁控濺射等方法將合金材料沉積于基底上，厚度一般在幾百納米左右，因此在高壓實驗中較易碎裂。

現有技術缺陷是，在非大氣環境或是低溫環境下通過熒光譜測壓力的方法中，需要光纖將光引入壓力室，并使得光纖與樣品壓力室中耦合，以使得光纖能夠高效地傳遞和收集光，這是較困難的；現有技術中通常使用較大塊的金剛石作為頂砧，使用鎢的碳化物作為支撐臺材料，而金剛石價格貴，而鎢的碳化物有磁性且不透光；在使用頂砧在高壓條件下的易碎薄膜樣品的介電性質的測試中，頂砧通常由鎢的碳化物頂砧、用作為電極的金屬壓板、以及電絕緣墊圈組成。現有技術中的困難是在不同的壓力條件下，有效區域、電極之間的距離是變量，另外由于墊圈的形變，尤其難估計有效電極區域。所述一種用于磁光克爾效應測量的高壓樣品測試臺能解決問題。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的裝置包含改進的光纖耦合結構、透光的碳化硅支撐臺、高強度導電玻璃制成的平行板電極，并采用液態油類或有機醇類壓力媒介，降低了樣品薄膜碎裂的概率；本發明的導電玻璃制成的電極板具有高硬度及高導電性，有效防止高壓實驗中液態壓力媒介漏出；本發明中的光纖耦合方法以及光纖外套和頂砧壓緊裝置中采用的特殊斜方螺紋的結構能夠使得光線在頂砧的高壓區域之間傳輸的損耗最小化，并適用于極低溫溫度；本發明使用碳化硅支撐臺，在不降低頂砧可達到的最大壓力范圍的前提下節省了裝置的成本。

本發明所采用的技術方案是：