[實用新型]一種用于材料磁性測量系統中的樣品腔

有效

• 申請號: 201721389410.5
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN207301303U
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: 李君華;張向平;潘天娟
• 申請（專利權）人: 金華職業技術學院
• 主分類號: G01R33/12
• 分類號: G01R33/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及高壓物性測量及薄膜材料特性測量領域，是一種以高壓氦氣作為驅動氣體來對頂砧施壓的、樣品的熱量分布更均勻、能夠使得薄膜樣品中導電層與電極可靠連接的一種用于材料磁性測量系統中的樣品腔。

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。

現有技術存在的缺陷是，在某些在極低溫條件下測量材料磁性特性的裝置中，空間較小，因此對頂砧有體積上的限制，因此現有技術中為了滿足體積上的設計需求通常以降低頂砧的某些性能參數為代價，如壓力范圍、溫度均勻性等。用于給頂砧施加壓力的結構大多是通過機械方式如螺絲螺紋結構、液壓結構等等，其在極低溫環境下容易產生壓力調節不靈敏甚至卡死等問題。在極低溫的測試過程中，由于冷源與裝置的導熱結構的設計問題，樣品的溫度分布均勻性也較難滿足，裝置在工作時極易造成樣品不同區域的溫度梯度過大。另外，現有的高壓條件下材料的電磁特性測量大部分是針對塊狀樣品，而很少有對于薄膜特別是多層的電極結構薄膜的測量，主要是由于在高壓下多層薄膜的電極連接需要較高的實驗精度以及成功率，電極不僅需要有延展性、能夠承受壓力導致的機械負載，還需要滿足一定的絕緣條件，這就對電極的結構以及位置有了較高的要求。所述一種用于材料磁性測量系統中的樣品腔能解決問題。

發明內容

為了解決上述問題，本實用新型裝置以高壓氦氣作為驅動氣體來對頂砧施壓，壓力調節是通過特殊的高壓氣體單元來實現，避免了其他的加壓方式在極低溫條件下會出現的機械零件的錯位失靈等現象，且在低溫下易于調節壓力；裝置具有沿頂砧套筒軸向的傳熱結構，使得樣品的熱量分布更均勻，溫度梯度??；另外，本實用新型使用新穎的樣品-電極-墊圈結構制作方法，能夠使得薄膜樣品中導電層與電極可靠連接，并在壓力媒介中保持樣品完整性。

本實用新型所采用的技術方案是：

所述一種用于材料磁性測量系統中的樣品腔，主要包括由頂砧外筒、上支撐臺、上頂砧、套筒、墊圈、樣品、下頂砧、下支撐臺、氣體壓力單元、底座、壓緊螺絲、導氣管、光纖組成的樣品腔、金線、電極、墊圈架、圓柱凸臺、限位螺絲、調平臺，頂砧外筒為下方開口的圓柱形筒、且其開口能夠用底座密封，上支撐臺固定于頂砧外筒內的上表面，上頂砧固定于上支撐臺下表面，上頂砧的壓力接觸面上具有厚度100nm的金電極；套筒為一圓柱體的側面，且其上端固定于上支撐臺的下面、下端套于下支撐臺外圍，下支撐臺的下面連接有氣體壓力單元，下頂砧固定于下支撐臺上表面，下支撐臺能夠沿套筒軸線方向移動，氣體壓力單元與底座之間的距離能夠通過壓緊螺絲調節；墊圈架為環狀結構、其中心具有直徑1毫米的通孔，固定于調平臺上方，在將樣品與墊圈上的電極連接時，墊圈置于墊圈架內；電極為邊長1毫米的正方形且共有四塊，電極以墊圈中心對稱分布地沉積在墊圈的上表面，樣品為邊長400微米的正方形、其四個角通過金線分別與四個電極相連接，金線與樣品及電極均通過銀膠固定；氣體壓力單元能夠隨著其內部氣體壓強的改變而在豎直方向膨脹或收縮，底座下部直接與材料磁性測量系統中的冷源相接觸，導氣管貫穿頂砧外筒上表面并連通氣體壓力單元，將樣品放入樣品腔時，所述下頂砧、下支撐臺、氣體壓力單元、底座、壓緊螺絲能夠整體與頂砧外筒分離；調平臺為圓臺結構，沿其軸線方向具有貫穿的孔，圓柱凸臺位于該孔內部、且其頂部具有直徑500微米的圓柱體結構的凸出部，能夠通過限位螺絲精密調節圓柱凸臺位置。

利用所述一種用于材料磁性測量系統中的樣品腔進行測試的步驟為：

一.將墊圈置于墊圈架上，調節圓柱凸臺位置，使得其頂部的凸出部與墊圈上表面同樣高度，樣品背面涂少量光刻膠并將其固定在圓柱凸臺頂部的凸出部上方，使用銀膠將四根金線的外側一端分別與四個電極相固定、內側一端分別與樣品的四個角位置處的導電層相固定；

二.待金線兩端的銀膠硬化后，將圓柱凸臺加熱到約60攝氏度，并輕輕推動樣品、以使其與圓柱凸臺頂部的凸出部脫離，將墊圈從墊圈架上取下，并轉移到壓力實驗裝置的下頂砧上；