[发明专利]一种高温高压条件下固体材料介电常数的阻抗谱原位测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种高温高压条件下固体材料介电常数的阻抗谱原位测量装置。包括：立方体形状的叶蜡石；叶蜡石的一个端面和与端面相对的另一个端面贯穿有一圆柱形开孔；开孔内设置有由圆环形不锈钢片套接而成的加热器；最内层的圆环形不锈钢片的空腔内设置有第一板形铂电极、第二板形铂电极；第一板形铂电极通过第一引线与阻抗/增益‑相位阻抗谱分析仪的一端电性连接，第二板形铂电极通过第二引线与阻抗/增益‑相位阻抗谱分析仪的另一端电性连接；待测固体材料的样品与最内层的圆环形不锈钢片之间填充有若干层可切削氧化铝填充物；还包括第一圆柱形堵头和第二圆柱形堵头。本装置能够在高温高条件下对待测固体材料的介电常数的性质进行研究。

技术领域

本说明书涉及介电材料的电学性质测量技术领域，尤其涉及一种高温高压条件下固体材料介电常数的阻抗谱原位测量装置及方法。

背景技术

介电材料的电学性质是人们了解物质微观结构最为重要的窗口之一，其与物质的光学、电学、热学、流变学以及扩散和电磁特性等有着固有的内在联系。高温高压条件下介电材料的电学性质与外部热力学条件间的定量关系可为人们求解物质的微观结构参数提供多种约束条件。固体材料如石英及其高压相在地球内部广泛存在,是地壳的主要造岩矿物之一。因此，有必要提供一种高温高压条件下能够测量固体材料介电常数性质的装置及方法，以便于开展高温高压条件下固体材料介电常数性质的试验研究。

发明内容

本说明书实施例提供一种高温高压条件下固体材料介电常数的阻抗谱原位测量装置及方法，以便于开展高温高压条件下固体材料介电常数性质的试验研究。

第一方面，本发明提供一种高温高压条件下固体材料介电常数的阻抗谱原位测量装置，包括：立方体形状的叶蜡石，所述叶蜡石用作外传压介质；

所述叶蜡石的一个端面和与所述端面相对的另一个端面之间贯穿有一圆柱形开孔；

所述圆柱形开孔内设置有由若干不同直径的圆环形不锈钢片套接而成的加热器；

最内层的圆环形不锈钢片的空腔内设置有第一板形铂电极、第二板形铂电极；所述第一板形铂电极和所述第二板形铂电极用于夹持待测固体材料；

所述第一板形铂电极通过第一引线与阻抗/增益-相位阻抗谱分析仪的一端电性连接，所述第二板形铂电极通过第二引线与所述阻抗/增益-相位阻抗谱分析仪的另一端电性连接；

所述待测固体材料与所述最内层的圆环形不锈钢片之间填充有若干层可切削氧化铝填充物，所述可切削氧化铝填充物用作内传压介质，在所述可切削氧化铝填充物中设置有金属薄膜，所述金属薄膜电性连接有接地导线；

第一圆柱形堵头、第二圆柱形堵头；所述第一圆柱形堵头用于封闭所述圆柱形开孔的一端，所述第二圆柱形堵头用于封闭所述圆柱形开孔的另一端。

优选的，所述立方体形状的叶蜡石预先经过烧结处理，其中，烧结温度为 973K，烧结时间为8-10h。

优选的，还包括第一绝缘套筒、第二绝缘套筒，所述第一引线穿插在所述第一绝缘套筒的穿线孔内，所述第二引线穿插在所述第二绝缘套筒的穿线孔内；所述第一引线和所述第二引线都为镍金属材质。

优选的，还包括热电偶，所述热电偶的一端与待测固体材料接触，另一端裸露在环境中。

第二方面，本发明提供高温高压条件下固体材料介电常数的阻抗谱原位测量方法，包括如下步骤：

步骤S1、预先准备若干高度不同的圆柱体形状的待测固体材料，所述待测固体材料的两个顶面经过1000目金刚石砂纸打磨处理；

步骤S2、将所述待测固体材料在无水乙醇中用超声波清洗机进行清洗；

步骤S3、将经过清洗处理的待测固体材料进行烘干处理；