專利名稱：一種金剛石對頂壓砧充氣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及金剛石對頂壓砧裝置充氣技術(shù)，特別是低溫稀有氣體充氣裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的金剛石對頂壓砧(DAC)裝置的充氣方法主要通過高壓(幾千大氣壓)手段 將待充氣體充入到金剛石對頂壓砧裝置中，該充氣過程需要復(fù)雜的壓力裝置和遠(yuǎn)程加壓設(shè) 備，并且此種方法的充氣過程需要消耗大量的待充氣體。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于利用簡單易行的充氣裝置在金剛石對頂壓砧裝置中充入 氣體。本實(shí)用新型采用低溫冷卻手段使氣體高度密集，而后進(jìn)入金剛石墊塊之間的密封腔， 以略高于大氣壓的壓力保證其充滿該腔體。這種方法樣品腔中氣流比較穩(wěn)定，可以一定程 度上提高實(shí)驗(yàn)成功率，同時(shí)大大減少了不必要的氣體消耗。另外可以根據(jù)不同待充氣體的 熔、沸點(diǎn)變換不同種類的冷卻液以適應(yīng)高壓實(shí)驗(yàn)的要求。本實(shí)用新型的目的可以通過采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的金剛石對頂壓砧充氣裝置，包括金剛石對頂壓砧本體、氣體導(dǎo)入裝 置、密封裝置和冷卻裝置，所述密封裝置將所述金剛石對頂壓砧本體之間密封并形成一密 封腔，密封裝置上設(shè)置有一通孔，通過該通孔所述氣體導(dǎo)入裝置將待充氣體充入到所述密 封腔中，金剛石對頂壓砧本體放置在所述冷卻裝置中，用于對待充氣體進(jìn)行冷卻。進(jìn)一步，所述金剛石對頂壓砧本體包括上、下壓砧和上、下墊塊，所述上、下壓砧對 應(yīng)固定在所述上、下墊塊上，所述上墊塊上設(shè)置上密封架將所述上壓砧包在其內(nèi)，所述下墊 塊上設(shè)置下密封架將所述下壓砧包在其內(nèi)，上、下密封架之間通過所述塑料連接件連接，所 述下密封架上還設(shè)置有封墊與所述下壓砧接觸，所述封墊已預(yù)壓至合適厚度并在下壓砧中 心對應(yīng)位置鉆樣品孔，通過該樣品孔使封墊上部和下部空間連通。進(jìn)一步，所述下壓砧之上樣品孔中放置樣品，通過上下壓砧擠壓所述封墊將樣品 密封。進(jìn)一步，所述塑料連接件為具有彈性及自潤滑功能的材料制成。進(jìn)一步，所述氣體導(dǎo)入裝置包括導(dǎo)氣管和減壓閥，所述導(dǎo)氣管與所述通孔連通，氣 體導(dǎo)入裝置由設(shè)置在導(dǎo)氣管上的所述減壓閥控制向所述密封腔中通入待充氣體。進(jìn)一步，所述冷卻裝置為盛裝冷卻液的杜瓦瓶，所述冷卻液根據(jù)待充氣體的熔沸 點(diǎn)選擇。同現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于1.本實(shí)用新型利用低溫獲得高度密集液化的待充氣體，通入DAC裝置中墊塊之間 的密封腔，利用略高于大氣壓的壓力使其充滿密封腔，而后用六角扳手鎖緊，將待充氣體密 封于樣品腔內(nèi)。方法簡便易行，充氣成功率較高。2.待充氣體只需充滿DAC裝置中的密封腔，消耗量少，節(jié)約成本。充氣過程涉及
3的壓力僅略高于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，安全系數(shù)高。3.通過控制氣體流量及對頂壓砧間的距離調(diào)整待充氣體在密封腔中緩慢流動(dòng)，保 持樣品腔中待測樣品的穩(wěn)定，提高實(shí)驗(yàn)成功率。

圖1是本實(shí)用新型提及的DAC墊塊之間的密封腔的剖面示意圖；圖2是本實(shí)用新型的氣體導(dǎo)入裝置及冷卻裝置示意圖；圖3是本實(shí)用新型金剛石對頂壓砧密封腔的放大示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1-3所示，本實(shí)用新型金剛石對頂壓砧充氣裝置，包括金剛石對頂壓砧本體、 氣體導(dǎo)入裝置、密封裝置和冷卻裝置，密封裝置包括封墊3、塑料連接件6和上、下密封架4、 5，所述金剛石對頂壓砧本體包括金剛石壓砧2和墊塊1。金剛石壓砧2固定在墊塊1上，墊 塊1上設(shè)置上、下密封架4、5，并將金剛石壓砧2包在其內(nèi)。上、下密封架4、5之間通過塑 料連接件6連接，塑料連接件6為具有彈性及自潤滑功能的材料制成，通過上、下密封架4、 5和塑料連接件6，在上下墊塊1之間形成密封腔。下密封架5上設(shè)置封墊3將密封腔分為 上下兩部分，封墊3已預(yù)壓并鉆好樣品孔，上下密封腔通過該樣品孔連通。上下金剛石壓砧 2和已預(yù)壓并鉆孔的封墊3形成待密封的樣品腔13，樣品14以及壓標(biāo)15放置在下壓砧之 上的樣品腔13中，封墊3可以防止在進(jìn)行高壓實(shí)驗(yàn)時(shí)，樣品14從下壓砧上滑落。塑料連接 件6上設(shè)置的通孔7與導(dǎo)入管9連通，導(dǎo)入管9上設(shè)置有氣體減壓閥8，用于控制充入樣品 腔13中的氣體流量。組裝好所述密封裝置和氣體導(dǎo)入裝置的金剛石對頂壓砧11放置在杜 瓦瓶12中，杜瓦瓶12中盛裝有冷卻液10，本實(shí)施例中待充氣體選用高純度Ar，根據(jù)Ar的 熔點(diǎn)為-189. 2V ；沸點(diǎn)為-185. 7°C，冷卻液10選用液氮(_196°C )。本實(shí)用新型的充氣裝置的充氣方法包括以下步驟1)將預(yù)壓到合適厚度并鉆好孔的封墊3固定于DAC裝置的對頂壓砧之間并記錄加 壓螺釘?shù)牧阄弧Ｎ覀兪褂贸跏己穸葹?50Mm的T301不銹鋼片作為封墊，當(dāng)金剛石壓砧端面 直徑為500Mffl時(shí)封墊3預(yù)壓的最終厚度不大于40μπι，樣品腔13的直徑約為金剛石壓砧端面 直徑的1/3。按實(shí)驗(yàn)需要在樣品腔13中放入適當(dāng)大小和厚度的樣品薄片14以及壓標(biāo)15， 這里我們使用紅寶石作為壓標(biāo)。2)由于待充氣體為高純度Ar，熔點(diǎn)-189. 2°C ；沸點(diǎn)-185. 7°C，這里我們選用液 氮(_196°C)作為冷卻液。3)按照圖1，2所示，組裝密封裝置，以及氣體連通裝置。通過DAC裝置上加壓螺釘 的位置控制金剛石壓砧2和密封墊3之間的距離h小于樣品14的半徑rs，可以有效降低由 氣流導(dǎo)致的樣品從金剛石壓砧2和封墊3邊緣溢出的幾率。4)將組裝好密封腔和氣體導(dǎo)入裝置的DAC放入空杜瓦瓶12中，記錄加壓螺釘?shù)某?始位置，再次檢查確認(rèn)連接完好。在杜瓦瓶12中緩慢倒入液氮，使DAC裝置完全浸沒其中， 同時(shí)打開待充氣體減壓閥8，調(diào)整至所需的氣體流量。冷卻過程液氮不斷蒸發(fā)，當(dāng)液氮剩余 量低于通氣孔位置7時(shí)，補(bǔ)充液氮。重復(fù)幾次直至杜瓦瓶12中溫度達(dá)到穩(wěn)定。略微松開DAC加壓螺釘，再鎖緊至零位，卸除氣體導(dǎo)入裝置，繼續(xù)加壓直至加壓螺釘超過零位60°以上，以保證樣品腔13中有足夠壓力以密封氣體，以上整個(gè)操作DAC均處 于液氮中。加壓結(jié)束后將DAC從液氮池中取出，即可通過合適的手段測試不同的溫度/壓 力下，處于準(zhǔn)靜水壓條件樣品的變化。
權(quán)利要求1.一種金剛石對頂壓砧充氣裝置，其特征在于，包括金剛石對頂壓砧本體、氣體導(dǎo)入裝 置、密封裝置和冷卻裝置，所述密封裝置將所述金剛石對頂壓砧本體之間密封并形成一密 封腔，密封裝置上設(shè)置有一通孔，通過該通孔所述氣體導(dǎo)入裝置將待充氣體充入到所述密 封腔中，金剛石對頂壓砧本體放置在所述冷卻裝置中，用于對待充氣體進(jìn)行冷卻。
2.如權(quán)利要求1所述的金剛石對頂壓砧充氣裝置，其特征在于所述密封裝置包括封 墊、塑料連接件和上、下密封架，所述金剛石對頂壓砧本體包括上、下壓砧和上、下墊塊，所 述上、下壓砧對應(yīng)固定在所述上、下墊塊上，所述上墊塊上設(shè)置上密封架將所述上壓砧包在 其內(nèi)，所述下墊塊上設(shè)置下密封架將所述下壓砧包在其內(nèi)，上、下密封架之間通過所述塑料 連接件連接，所述下密封架上還設(shè)置有封墊，所述下壓砧上放置樣品和壓標(biāo)通過所述帶孔 封墊將樣品、壓標(biāo)及氣體密封。
3.如權(quán)利要求2所述的金剛石對頂壓砧充氣裝置，其特征在于所述封墊與所述下壓 砧接觸，并將所述密封腔隔開為上、下部分，封墊上設(shè)置有樣品孔，通過該樣品孔使密封腔 上、下部分之間連通。
4.如權(quán)利要求2所述的金剛石對頂壓砧充氣裝置，其特征在于所述塑料連接件為具 有彈性及自潤滑功能的材料制成。
5.如權(quán)利要求1所述的金剛石對頂壓砧充氣裝置，其特征在于所述氣體導(dǎo)入裝置包 括導(dǎo)氣管和減壓閥，所述導(dǎo)氣管與所述通孔連通，氣體導(dǎo)入裝置由設(shè)置在導(dǎo)氣管上的所述 減壓閥控制向所述密封腔中通入待充氣體。
6.如權(quán)利要求1所述的金剛石對頂壓砧充氣裝置，其特征在于所述冷卻裝置為盛裝 冷卻液的杜瓦瓶。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種金剛石對頂壓砧充氣裝置，包括金剛石對頂壓砧本體、氣體導(dǎo)入裝置、密封裝置和冷卻裝置，所述密封裝置將所述金剛石對頂壓砧本體之間密封并形成一密封腔，密封裝置上設(shè)置有一通孔，通過該通孔所述氣體導(dǎo)入裝置將待充氣體充入到所述密封腔中，金剛石對頂壓砧本體放置在所述冷卻裝置中，用于對待充氣體進(jìn)行冷卻。利用本實(shí)用新型的充氣裝置的充氣方法，節(jié)省了復(fù)雜的加壓設(shè)備，且樣品腔中氣流比較穩(wěn)定，可以明顯提高實(shí)驗(yàn)成功率，同時(shí)大大減少了不必要的氣體消耗。
文檔編號(hào)B01J3/06GK201912921SQ201120023620
公開日2011年8月3日 申請日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月25日
發(fā)明者游淑潔, 陳良辰, 靳常青 申請人:中國科學(xué)院物理研究所