一种用于高压试验的外加温装置

技术领域

本申请涉及高压实验技术领域，具体涉及一种用于高压试验的外加温装置。

背景技术

金刚石对顶砧装置是常见的挤压加载装置，包括相对设置的金刚石压砧（也就是常说的钻石），金刚石对顶砧的圆平面互相面对，两个表面完全平行，制备件放置在两个圆平面之间，通过加载外力使其互相压紧，以此可以获得非常高的压强（通常称为压力）。

在一些高压实验中，还需要在金刚石对顶砧装置上实现加温，现有的加温方式有两种，一种是激光加温，激光加温是通过光学元件把激光光束聚焦后，通过金刚石压砧直接照射上样品，加热样品。激光加温在样品温度低于1500K时，温度测量不是很精确。另一种是电阻加温方式，电阻加温是在两个金刚石压砧周围放置一个电阻加热器。由于金刚石压砧比较小，两颗金刚石压砧会限制加热器的尺寸和加热器的功率，无法获得较高的温度。

因此，如何设置一种用于高压试验中便于操作且可以提供稳定温度的装置，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本申请实施例提供一种用于高压试验的外加温装置，以解决现有技术中如如何设置一种用于高压试验中便于操作且可以提供稳定温度的装置的问题。

本申请实施例提供一种用于高压试验的外加温装置，包括：真空腔室和设置在所述真空腔室中的对顶砧高压装置、加热装置以及外接电极；

所述对顶砧高压装置具有满足测试设备的尺寸，包括挤压部和承接部；所述挤压部位于所述对顶砧高压装置的中部位置，用于向制备件施加压强；所述承接部与所述挤压部连接，用于向所述挤压部传递压力；

所述加热装置设置与所述对顶砧高压装置的挤压部连接，用于对所述挤压部进行加热；

所述外接电极包括内接端和外接端，所述内接端与所述加热装置连接，所述外接端与外部电源连接，以使得所述外部电源通过所述外接电极向所述加热装置供电。

可选的，所述挤压部和承接部包括相对设置的活塞/套筒组件、固定垫块以及金刚石压砧；

所述活塞/套筒组件以预设间距相对设置在所述对顶砧高压装置的中部位置；

所述固定压块分别与相对设置的所述活塞/套筒组件相连接，所述金刚石压砧设置在所述固定压块上，以通过所述活塞/套筒带动所述固定压块实现所述金刚石压砧的相对移动；其中，所述活塞/套筒组件与所述气模部件接触的部分称为承接部；所述金刚石压砧与所述制备件接触的部分称为挤压部。

可选的，所述加热装置包括相对设置的加热部，且所述相对设置的加热部分别对应设置在所述金刚石压砧周围。

可选的，所述加热装置的加热部采用石墨材质制成。

可选的，所述外接电极采用金属钼材质制成。

可选的，还包括：气模加/卸压装置，所述气模加/卸压装置将所述对顶砧高压装置包裹，用于对所述对顶砧高压装置进行加/卸压操作。

可选的，还包括外接气压控制器，所述外接气压控制器设置在所述真空腔室的外部，并通过通信连接与所述气模加/卸压装置连接，用于控制所述气模加/卸压装置的加/卸压动作。

可选的，还包括隔热套，所述隔热套设置在所述气模加/卸压装置和所述对顶砧高压装置之间。

可选的，还包括水冷装置，所述水冷装置设置在所述气模加/卸压装置的外部，用于防止热量传输至所述测试设备。

可选的，所述气模加/卸压装置、所述水冷装置位于所述真空腔室内部。

与现有技术相比，本申请具有以下优点：

本申请实施例提供一种用于高压试验的外加温装置，包括：真空腔室和设置在所述真空腔室中的对顶砧高压装置、加热装置以及外接电极；所述对顶砧高压装置具有满足测试设备的尺寸，包括挤压部和承接部；所述挤压部位于所述对顶砧高压装置的中部位置，用于向制备件施加压强；所述承接部与所述挤压部连接，用于向所述挤压部传递压力；所述加热装置设置与所述对顶砧高压装置的挤压部连接，用于对所述挤压部进行加热；所述外接电极包括内接端和外接端，所述内接端与所述加热装置连接，所述外接端与外部电源连接，以使得所述外部电源通过所述外接电极向所述加热装置供电。

本申请实施例将对顶砧高压装置设置为满足测试设备的尺寸，以使得对顶砧高压装置可以安装在测试设备中，且通过加热装置和外接电极的配合实现对对顶砧高压装置的加热，从而可加热制备件。该装置的设置便于操作且可以提供稳定温度。另外，各个装置位于真空腔室内部，可防止各个装置因温度过高而氧化，可起到对各个装置保护的作用，从而提高了装置的使用寿命，降低了制造成本。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种用于高压试验的外加温装置的结构示意图。

附图标记：外加温装置100，真空腔室1，对顶砧高压装置2，加热装置3，外接电极4，气模加/卸压装置5，水冷装置6。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请实施例。但是本申请实施例能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请实施例内涵的情况下做类似推广，因此本申请实施例不受下面公开的具体实施的限制。

本申请实施例提供一种用于高压试验的外加温装置，如图1所示，图1是本申请实施例提供的一种用于高压试验的外加温装置的结构示意图。

如图1所示，本申请实施例提供一种用于高压试验的外加温装置100，包括：真空腔室1和设置在所述真空腔室1中的对顶砧高压装置2、加热装置3以及外接电极4，如下将具体描述各个装置的结构以及各个装置之间的连接关系。

具体的，在本申请实施例中，对顶砧高压装置2设置在真空腔室1的内部，且为了及时获取测试设备（未示出）内部的制备件在高温高压条件下的变化，对顶砧高压装置2需要放置在测试设备中，这样对对顶砧高压装置2的尺寸提出严格的要求，本申请实施例根据测试设备的尺寸要求，设置对顶砧装置的尺寸，使其满足在测试设备使用要求，即对顶砧高压装置2具有满足测试设备的尺寸。

在本申请实施例中，对顶砧高压装置2包括挤压部和承接部，挤压部位于所述对顶砧高压装置2的中部位置，用于向制备件施加压强，承接部与挤压部连接，用于向挤压部传递压力。具体的，在本申请实施例中，挤压部和承接部包括相对设置的活塞/套筒组件、固定垫块以及金刚石压砧。其中，活塞/套筒组件以预设间距相对设置在对顶砧高压装置2的中部位置，固定压块分别与相对设置的活塞/套筒组件相连接，金刚石压砧设置在固定压块上，以通过活塞/套筒带动固定压块实现金刚石压砧的相对移动。其中，在本申请实施例中，活塞/套筒组件与气模部件接触的部分称为承接部，金刚石压砧与制备件接触的部分称为挤压部。金刚石压砧上具有圆平面，一般直径几百微米，最小可达几十微米。相对设置的金刚石压砧的圆平面互相面对，两个圆平面平行，制备件放置在两个圆平面之间，通过加载外力使其互相压紧，以具有较高的压强（通常称为压力）。

在本申请实施例中，为了实现给对顶砧高压装置2加热，则设置有加热装置3，加热装置3与对顶砧高压装置2的挤压部连接，用于对挤压部进行加热。具体的，加热装置3包括相对设置的加热部，且相对设置的加热部分别对应设置在金刚石压砧周围，用于对金刚石压砧加热。其中，加热装置3的加热部采用石墨材质制成，去除了绝缘材料制备圆环的需求。另外，石墨材质本身的熔点高，熔断电流大，可以加载很大的电流，可以获得高功率，这样可以使制备件处获得较高温度。

在本申请实施例中，为了获得相应的电流，则还设置有外接电极4，外接电极4包括内接端和外接端，其中，内接端与加热装置3连接，外接端与外部电源连接，以使得外部电源通过外接电极4向所述加热装置3供电。外接电极4采用金属钼材质制成。金属钼熔点高，导电性能好，与石墨接触可以承受高温，同时可以承受大电流。外部电源主要提供直流电。

在高温高压实验过程中，需要测试不同压力和温度下的制备件（样品）的变化。一般实验过程，通过手动驱动金刚石对顶砧装置上的加压螺钉，为制备件加载压力。而对顶砧高压装置2处于真空腔体内，如果采用手动加压，需要破坏真空，并要重新组装设备等，增加了实验操作的复杂性，并浪费了大量时间。为了方便实验操作，本申请实施例还设置有气膜加/卸压装置，所述气模加/卸压装置5设置在真空腔室1内部，并将对顶砧高压装置2包裹，用于对对顶砧高压装置2进行加/卸压操作。

具体的，气模加/卸压装置5的气模部件与承接部具有施压位置和接触位置，在接触位置时，气模部件具有初始压强气体并与承接部接触，初始压强气体可以为0。在施压位置时，气模部件具有指定压强的高压气体并与承接部接触。需要说明的是，在施压位置时，气模部件具有指定压强的高压气体并与承接部接触，且气模部件与承接部接触的具体状态是气模部件将承接部包裹，气模部件充入高压气体使其膨胀，从而挤压对顶砧高压装置2的承接部和挤压部，进而在制备件处产生高压。其中，气模部件采用高压气模，高压气模可以负载较高的压力，在本申请实施例中，高压气模的耐受压力超过25MPa，破损压力达到45MPa。

在本申请实施例中，为了便于实现对气模加/卸压装置5的控制，还包括外接气压控制器，外接气压控制器设置在真空腔室1的外部，并通过通信连接与气模加/卸压装置5连接，用于控制气模加/卸压装置5的加/卸压动作。

进一步的，在本申请实施例中，气模加/卸压装置5中的高压气体是由高压气体供气装置供给的。具体的，高压气体供气装置（未示出）与气模加/卸压装置5连接，用于向气模加/卸压装置5的气膜部件通入指定压强的高压气体，以使气模部件达到施压位置与承接部抵接，从而使得承接部带动挤压部向制备件施加压强。

在本申请实施例中，高压气体供气装置包括气体压缩装置和高压储气装置，高压储气装4的输出端与气模加/卸压装置5的气模部件相连通，用于将存储的指定压强的高压气体输送至气模部件。高压储气装置的输入端与气体压缩装置相连通，用于接收气体压缩装置输出的指定压强的高压气体。气体压缩装置用于压缩气体，具体而言，气体压缩装置获得自身或者外部的控制装置发送的所需压力指令，气体压缩装置根据该所需压力指令将气体压缩至所需压力，并将该气体输送至高压储气罐。

在本申请实施例中，为了进一步防止内部热量传导到外部测试设备上，还在真空腔室1内部还设置有水冷装置6，所述水冷装置6设置在气模加/卸压装置5的外部，用于防止热量传输至所述测试设备。水冷装置6包括水冷循环管和制冷腔室，其中，水冷循环管设置在气模加/卸压装置5的外部，用于吸收加热装置3产生的热量，水冷循环管的输入端和输出端分别与制冷腔室连通，制冷腔室将其腔室内部的液体制冷，并通过水冷循环管将制冷的液体循环。

进一步的，在本申请实施例中，还包括隔热套，所述隔热套设置在所述气模加/卸压装置5和所述对顶砧高压装置2之间。所述隔热套采用陶制方式制成。以防止内部热量的扩散。

本申请实施例提供一种用于高压试验的外加温装置100，包括：真空腔室1和设置在所述真空腔室1中的对顶砧高压装置2、加热装置3以及外接电极4；所述对顶砧高压装置2具有满足测试设备的尺寸，包括挤压部和承接部；所述挤压部位于所述对顶砧高压装置2的中部位置，用于向制备件施加压强；所述承接部与所述挤压部连接，用于向所述挤压部传递压力；所述加热装置3设置与所述对顶砧高压装置2的挤压部连接，用于对所述挤压部进行加热；所述外接电极4包括内接端和外接端，所述内接端与所述加热装置3连接，所述外接端与外部电源连接，以使得所述外部电源通过所述外接电极4向所述加热装置3供电。

本申请实施例将对顶砧高压装置2设置为满足测试设备的尺寸，以使得对顶砧高压装置2可以安装在测试设备中，且通过加热装置3和外接电极4的配合实现对对顶砧高压装置2的加热，从而可加热制备件。该装置的设置便于操作且可以提供稳定温度。另外，各个装置位于真空腔室1内部，可防止各个装置因温度过高而氧化，可起到对各个装置保护的作用，从而提高了装置的使用寿命，降低了制造成本。

本申请虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本申请，任何本领域技术人员在不脱离本申请的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本申请的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。