[发明专利]用于激光加载动高压研究新型金刚石压腔及其装配方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型的金刚石压腔结构，具体涉及一种可以用于将水、甲醇、乙醇等液体进行加压后进行相关测试与实验的用于激光加载动高压研究新型金刚石压腔及其装配方法。

背景技术

采用金刚石压腔通过对压产生静态高压已经广泛用于材料状态方程的研究中，基本原理是推动两个金刚石，放置这两个金刚石平面之间的样品就受到压力的作用，由于金刚石的台面直径很小，可以产生很高的压力，但只能获得材料的等温压缩曲线。我们称这种方法为静压方法，静压方法主要追求更高的压力，因此支架的通孔很小，金刚石的厚度较厚。而激光加载的样品是为了获得宽广温度/压力的状态方程数据，静压方法的结构不符合激光加载的特点，因此需要设计一种针对符合激光加载的特点的新构型。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于激光加载动高压研究新型金刚石压腔及其装配方法。本发明采用静动加载相结合的方法，可以获得材料在宽广温度/压力区间的状态方程数据。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于激光加载高压研究的新型金刚石压腔，包括外壳，所述外壳包括前外壳和后外壳，在所述前外壳和后外壳之间包裹有内部结构，所述内部结构包括前支架、烧蚀层、前金刚石、遮光层、标准样品、密封圆环、待测材料、测压样品、后金刚石和后支架，所述前支架上设有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔紧贴前外壳的内腔壁，在所述第二通孔上依次设有烧蚀层、前金刚石和遮光层，所述烧蚀层设置在前金刚石的一侧，所述遮光层镀在前金刚石的另一侧；所述后支架上设有第三通孔和第四通孔，所述第三通孔紧贴后外壳的内腔壁，在所述第四通孔上设有后金刚石，在所述后金刚石和遮光层的接触面上设有密封圆环，在所述密封圆环中填充有待测材料，所述前支架、前金刚石、标准样品、密封圆环、待测材料、后金刚石、后支架均同轴设置，通过四颗第一螺钉依次将前外壳、内部结构和后外壳之间固定连接，在所述前外壳上设有四颗第二螺钉，在所述后外壳上设有四颗第三螺钉，所述第二螺钉将前支架固定在前外壳上，所述第三螺钉将后支架固定在后外壳上。

所述烧蚀层为三层结构。

所述烧蚀层包括依次分布的铝层、金层、铬层，所述铬层和前金刚石之间连接，所述铝层厚度为20-40μm，金层的厚度为2μm，铬层的厚度为10nm；首先，将所述铬层通过磁控溅射工艺与前金刚石表面复合，然后将金层通过磁控溅射工艺与铬层表面复合，然后通过磁控溅射工艺或粘结或胶结工艺将铝层复合在金层上。

所述烧蚀层包括依次分布的CH材料层、金层、铬层，所述铬层和前金刚石之间连接，所述CH材料层的厚度为20-40μm，金层的厚度为2μm，铬层的厚度为10nm；首先，将所述铬层通过磁控溅射工艺与前金刚石表面复合，然后将金层通过磁控溅射工艺与铬层表面复合，然后通过磁控溅射工艺或粘结或胶结工艺将CH材料层复合在金层上。

所述磁控溅射工艺流程如下：第一步，将前金刚石采用超声清洗，并用高纯氮气吹干；第二步，将前金刚石放入镀膜室，溅射靶到前金刚石的距离为8cm；第三步，将靶室抽真空，所述靶室的真空度为1X10^-4Pa，采用Ar气作为工作气体，所述Ar气的工作气压为0.1Pa；所述铬层的镀膜功率为20W ，金层的镀膜功率为40W。

所述标准样品为铝圆柱体或石英圆柱体，所述铝圆柱体或石英圆柱体的底面圆直径均为400-600μm，所述铝标准样品呈圆柱台阶状分布结构，包括上层圆柱和下层圆柱，上层圆柱的高为10-20μm，下层圆柱的高度为30-40μm；所述圆柱体石英标准样品表面镀有针对660nm波长的增透膜，所述增透膜透过率好于98%。

所述前金刚石和后金刚石均采用单晶Ι型a金刚石，所述前金刚石的厚度为100-300μm，后金刚石的厚度1-1.5mm，所述后金刚石采用双面增透660nm波长，膜系根据待测材料与空气设计，综合透过率好于98%。

所述密封圆环采用铜或不锈钢材料制作，密封圆环的厚度100-300μm，内径为800-850μm。

所述前支架和后支架均采用碳化钨材料制作。

一种用于激光加载高压研究的新型金刚石压腔的装配方法，包括以下步骤，

步骤1，通过镀膜或粘胶工艺，分别将烧蚀层和遮光层复合在前金刚石的两侧，将复合后的样品通过粘胶工艺固定到前支架；