金刚石对顶砧装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及高压实验设备，提供了一种金刚石对顶砧装置。该装置包括压机圆筒上模和压机活塞下模；压机圆筒上模的侧壁上设有多个上托翼，上托翼上轴向贯穿开设有上加压螺丝孔；压机活塞下模的侧壁上设有与上托翼一一对应的下托翼，下托翼上轴向贯穿开设有与上加压螺丝孔一一对应的下加压螺丝孔；压机圆筒上模和压机活塞下模上均轴向贯穿开设有第一锥形孔，每个第一锥形孔的锥顶均嵌设有金刚石压砧；压机圆筒上模的侧壁上设有两个相对设置的上半锥形孔，压机活塞下模的侧壁上设有与上半锥形孔一一对应的下半锥形孔，每个上半锥形孔与对应的下半锥形孔围设形成通向金刚石压砧的第二锥形孔。本发明专利技术体积小、重量轻，能够显著缩短轴向和径向工作距离。

【技术实现步骤摘要】
金刚石对顶砧装置
本专利技术涉及高压实验设备，具体涉及一种金刚石对顶砧装置。
技术介绍
在高压实验科学领域中，静高压实验主要是用于研究在准静水压条件下压力所导致的物质结构和性质的变化。静高压技术是通过外界机械加载方式，对所处理的物体缓慢施加负荷挤压，从而使其内部产生很高的压强并能保持较长时间的一种技术。目前，金刚石对顶砧是唯一能够将亚毫米级尺寸的材料压缩到静态压力超过百万大气压的设备。金刚石对顶砧在地球科学、凝聚态物理学、化学及材料学等领域有着广泛的应用，例如，通过将金刚石对顶砧与加温系统相结合，可以在狭小的样品腔内实现高温高压条件，进而就能够模拟行星内部深处的压力和温度环境。与此同时，再结合多种同步辐射原位测量技术，不仅可以深入地研究地球内部各层相关物质的物理性质、化学性质、物相转变和岩层迁移等，而且还可以通过调节和改变材料的结构和性质，诱导高压结构相变和物性变化，合成出新型功能材料，进而探索在极端条件下新的物理现象和化学反应。随着同步辐射技术和X射线聚焦方法的发展，近年来涌现了具有纳米尺度空间分辨率的X射线相干散射成像、X射线纳米探针等一系列新颖技术。如果能够利用这些新颖技术，并在高压原位测量手段上取得突破，人们就可以在从原子尺度到纳米尺度上研究高压下物质的原子和电子的结构和性质，从而必将极大地拓展和丰富现有高压科学研究的范围，使人们能够从更深入的层次上认识物质的结构和功能之间的关系。但是，由于现有的金刚石对顶砧质量重、轴向和径向工作距离长，而将X射线聚焦到纳米尺度范围的X射线能量又偏低，因此不能满足基于这些高空间分辨率新颖技术实验线站的使用要求。专利
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种质量轻、轴向和径向工作距离短的金刚石对顶砧装置。为实现上述目的，本专利技术提供了一种金刚石对顶砧装置，该装置包括压机圆筒上模、压机活塞下模、多个用于连接所述压机圆筒上模和所述压机活塞下模的加压螺丝以及套设在所述加压螺丝上的碟簧；所述压机圆筒上模的侧壁上设有多个沿其周向间隔设置的上托翼，所述上托翼上轴向贯穿开设有上加压螺丝孔；所述压机活塞下模的侧壁上设有与所述上托翼一一对应的下托翼，所述下托翼上轴向贯穿开设有与所述上加压螺丝孔一一对应的下加压螺丝孔；所述压机圆筒上模和所述压机活塞下模上均轴向贯穿开设有第一锥形孔，每个所述第一锥形孔的锥顶均嵌设有金刚石压砧，两个所述金刚石压砧相对设置；所述压机圆筒上模的侧壁上设有两个相对设置的上半锥形孔，所述压机活塞下模的侧壁上设有与所述上半锥形孔一一对应的下半锥形孔，每个所述上半锥形孔与对应的所述下半锥形孔共同围设形成通向所述金刚石压砧的第二锥形孔。其中，所述上托翼的数量为四个，四个所述上托翼中的其中两个所述上托翼分别与另外两个所述上托翼关于所述压机圆筒上模的中心轴对称。其中，相邻两个所述上托翼之间的夹角为锐角或钝角。其中，所述第一锥形孔的锥角为100°。其中，所述第二锥形孔的锥角为70°。其中，所述压机圆筒上模的顶面与所述压机活塞下模的底面之间的距离为18mm。其中，所述第一锥形孔的轴向工作距离为8～10mm，所述第二锥形孔的径向工作距离为10～12mm。其中，所述压机圆筒上模和所述压机活塞下模的重量之和小于100g。其中，所述压机圆筒上模和所述压机活塞下模的材质包括高强度不锈钢、硬质合金和钛金属中的至少一种。其中，所述压机圆筒上模和所述压机活塞下模的侧壁上沿所述金刚石压砧的径向开设有通向所述金刚石压砧的观察窗；所述压机圆筒上模的观察窗位于相邻的两个所述上托翼之间，所述压机活塞下模的观察窗位于相邻的两个所述下托翼之间。本专利技术结构紧凑、操作便捷，通过在压机圆筒上模的侧壁上设置上托翼，在压机活塞下模的侧壁上设置下托翼，不仅能够大幅减少用料量，进而减轻该装置整体的重量，而且其加压方式与现有金刚石对顶砧的加压方式兼容。另外，本专利技术通过在压机圆筒上模和压机活塞下模上开设轴向贯穿的第一锥形孔，在压机圆筒上模和压机活塞下模的侧壁上分别开设上半锥形孔和下半锥形孔，就可显著缩短轴向和径向工作距离，从而就可满足X射线纳米尺度光斑的短聚焦特性，进而就能够为利用前沿同步辐射技术进行高压实验提供了便利和可能。附图说明图1是本专利技术实施例中的一种金刚石对顶砧装置的局部剖视图；图2是本专利技术实施例中的一种金刚石对顶砧装置的等轴侧示意图；图3是本专利技术实施例中的一种金刚石对顶砧装置的顶视图；图4是本专利技术实施例中实验时金刚石对顶砧装置的安装示意图；图5是本专利技术实施例中利用金刚石对顶砧装置获得金粉末的射线衍射图，其中，图5(a)为0GPa下，金粉末的X射线衍射图；图5(b)为81GPa下，金粉末的X射线衍射图；图6是本专利技术实施例中利用金刚石对顶砧装置获得金粉末的X射线衍射曲线；图7是本专利技术实施例中利用金刚石对顶砧装置获得金粉末的X射线衍射曲线的压力标定。附图标记：1、压机圆筒上模；1-1、上托翼；1-1-1、上加压螺丝孔；1-2、第一锥形孔；1-3、上半锥形孔；1-4、观察窗；2、压机活塞下模；2-1、下托翼；2-1-1、下加压螺丝孔；2-2、第一锥形孔；2-3、下半锥形孔；3、金刚石压砧；4、加压螺丝；5、碟簧；6、垫片；7、X射线微束/纳米聚焦系统；8、X射线面探测器；9、X射线荧光探测器。具体实施方式为使专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合专利技术中的附图，对专利技术中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，除非另有说明，术语“顶”、“底”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在专利技术中的具体含义。如图1至图3所示，本专利技术提供了一种金刚石对顶砧装置，该装置包括压机圆筒上模1、压机活塞下模2、多个用于连接压机圆筒上模1和压机活塞下模2的加压螺丝4以及套设在加压螺丝4上的碟簧5；压机圆筒上模1的侧壁上设有多个沿其周向间隔设置的上托翼1-1，上托翼1-1上轴向贯穿开设有上加压螺丝孔1-1-1；压机活塞下模2的侧壁上设有与上托翼1-1一一对应的下托翼2-1，下托翼2-1上轴向贯穿开设有与上加压螺丝孔1-1-1一一对应的下加压螺丝孔2-1-1；压机圆筒上模1和压机活塞下模2上均轴向贯穿开设有第一锥形孔1-2(2-2)，每个第一锥形孔1-2(2-2)的锥顶均嵌设有金刚石压砧3，两个金刚石压砧3相对设置；压机圆筒上模1的侧壁上设有两个相对设置的上半锥形孔1-3，即两个上半锥形孔1-3分别开设在压机圆筒上模1的两侧且同轴；压机活塞下模2的侧壁上设有与上半锥形孔1-3一一对应的下半锥形孔2-3，每个上半锥形孔1-3与对应的下半锥形孔2-3共同围设形成通向金刚石压砧3的第二锥形孔。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金刚石对顶砧装置，其特征在于，包括压机圆筒上模、压机活塞下模、多个用于连接所述压机圆筒上模和所述压机活塞下模的加压螺丝以及套设在所述加压螺丝上的碟簧；所述压机圆筒上模的侧壁上设有多个沿其周向间隔设置的上托翼，所述上托翼上轴向贯穿开设有上加压螺丝孔；所述压机活塞下模的侧壁上设有与所述上托翼一一对应的下托翼，所述下托翼上轴向贯穿开设有与所述上加压螺丝孔一一对应的下加压螺丝孔；所述压机圆筒上模和所述压机活塞下模上均轴向贯穿开设有第一锥形孔，每个所述第一锥形孔的锥顶均嵌设有金刚石压砧，两个所述金刚石压砧相对设置；所述压机圆筒上模的侧壁上设有两个相对设置的上半锥形孔，所述压机活塞下模的侧壁上设有与所述上半锥形孔一一对应的下半锥形孔，每个所述上半锥形孔与对应的所述下半锥形孔共同围设形成通向所述金刚石压砧的第二锥形孔。

【技术特征摘要】
1.一种金刚石对顶砧装置，其特征在于，包括压机圆筒上模、压机活塞下模、多个用于连接所述压机圆筒上模和所述压机活塞下模的加压螺丝以及套设在所述加压螺丝上的碟簧；所述压机圆筒上模的侧壁上设有多个沿其周向间隔设置的上托翼，所述上托翼上轴向贯穿开设有上加压螺丝孔；所述压机活塞下模的侧壁上设有与所述上托翼一一对应的下托翼，所述下托翼上轴向贯穿开设有与所述上加压螺丝孔一一对应的下加压螺丝孔；所述压机圆筒上模和所述压机活塞下模上均轴向贯穿开设有第一锥形孔，每个所述第一锥形孔的锥顶均嵌设有金刚石压砧，两个所述金刚石压砧相对设置；所述压机圆筒上模的侧壁上设有两个相对设置的上半锥形孔，所述压机活塞下模的侧壁上设有与所述上半锥形孔一一对应的下半锥形孔，每个所述上半锥形孔与对应的所述下半锥形孔共同围设形成通向所述金刚石压砧的第二锥形孔。2.根据权利要求1所述的金刚石对顶砧装置，其特征在于，所述上托翼的数量为四个，四个所述上托翼中的其中两个所述上托翼分别与另外两个所述上托翼关于所述压机圆筒上模的中心轴对称。3.根据权利要求2所述的金刚石对顶砧装置，其特征在于，相邻两个所述上托翼之间的夹角...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪新国，余雪梅，毛河光，熊玉勇，
申请(专利权)人：北京高压科学研究中心，
类型：发明
国别省市：北京,11