CN106525884B

CN106525884B - 光学系统预定位方法

Info

Publication number: CN106525884B
Application number: CN201611026655.1A
Authority: CN
Inventors: 李晓东; 宫宇; 李延春; 杨栋亮
Original assignee: Institute of High Energy Physics of CAS
Current assignee: Institute of High Energy Physics of CAS
Priority date: 2016-11-15
Filing date: 2016-11-15
Publication date: 2020-01-10
Anticipated expiration: 2036-11-15
Also published as: CN106525884A

Abstract

本公开提供一种光学系统及该光学系统的荧光测量和预定位方法，光学系统包括定位平台、激光源、照明光源、控制单元、二向色镜、半反镜、分束镜、摄像单元以及显示单元。方法包括：通过激光定位第一位置，使叉丝的交叉点在显示单元中的显示位置为第一位置，将金刚石对顶砧置于定位平台，定位平台移动使金刚石对顶砧样品腔内的红宝石在显示单元中显示位置为第一位置，完成荧光测量，记录定位平台的坐标，最后根据金刚石对顶砧中金刚石折射率对记录的坐标进行校正。本公开能够实现金刚石对顶砧样品腔的压力测定以及预定位，不仅避免依赖Raman光谱系统对样品腔的压力进行标定，而且缩短了X射线衍射系统对金刚石对顶砧样品腔实验的定位时间。

Description

光学系统预定位方法

技术领域

本发明涉及高压实验技术领域，具体而言，涉及一种光学系统及该光学系统的荧光测量方法和该光学系统预定位方法。

背景技术

压力作为一个重要的热力学物理量，在凝聚态物理研究中起着重要的作用。在压力作用下，物质的体积收缩，自由能相应改变，物质相应地也会发生结构形态改变，如物质由液态凝固结晶；原为晶体的固体，可能发生晶体结构或电子结构的变化；在很高的压力下，半导体、绝缘体可能会出现金属转变等，这些现象通常称为高压相变，对它的变化机制与过程探索是高压科学领域研究中一个极为丰富的领域。

X射线衍射、拉曼(Raman)散射等测量手段是提供高压相变信息的有效方法。北京同步辐射装置4W2高压实验站具备DAC(金刚石对顶砧高压装置)、X射线衍射系统、Raman光谱测量系统，可以实现对物质在高压条件下的结构和性质的研究。4W2高压实验站在每年通常会向高校、研究所等实验课题组开放提供三个月的实验机时，这些用户在分派的机时时间内进行实验，实验内容通常是利用DAC在X射线衍射系统上进行X射线衍射实验数据采集以及对DAC的样品腔内的压力进行标定。DAC样品腔内的压力标定通常是利用红宝石荧光标定，即在DAC的样品腔内同时放有待测样品与红宝石颗粒，通过测量红宝石的荧光峰的移动计算当前金刚石对顶砧样品腔内的压力，DAC是由带有磁性底座的Cell支架固定。

4W2高压实验站的红宝石荧光压力标定与X射线衍射是分别在两个实验系统进行的。红宝石荧光压力标定在Raman光谱测量系统进行，在DAC加压以后，将固定有DAC的Cell支架放在Raman系统的平移台上，进行红宝石荧光光谱测量并通过荧光峰位置的移动计算得到金刚石对顶砧样品腔内的压力，再将固定有DAC的Cell支架放到X射线衍射系统的转台上的平移台，进行X射线衍射数据采集。由于实验站用户每做一个DAC的测试实验，都需要对几个甚至几十个压力点的样品状态进行X射线衍射数据采集，每改变一个压力，都要进行红宝石压力标定，在Raman系统上测量压力的间隔时间通常由X射线衍射的数据采集时间决定，采集时间通常与待测样品的散射能力及样品量等因素有关，典型时间为300秒。因此，用户在实验过程中，通常Raman系统由于进行红宝石压力标定是不能进行Raman实验的，这样大大降低了Raman系统的可用性。此外，在X射线衍射系统中，在开始某个DAC内样品的实验测试之前，将固定有DAC的Cell支架放到X射线衍射系统的转台上的平移台并利用X射线透射法定位DAC内样品腔的三维位置使金刚石对顶砧样品腔最终处在转台中心，在这一过程中，前提是需要将水平与垂直大小为20-40微米半高宽的X射线束穿过100微米左右的金刚石对顶砧样品腔，这一前级处理过程称作预定位。预定位过程通常可能花费较长时间，一方面在于首次实验时将固定有DAC的Cell支架放到转台上的平移台以后，DAC内样品腔与转台中心在XYZ三个方向上都有差异，最大可差到几个毫米，这时候需要首先移动转台上的平移台的水平与垂直方向使X射线能穿过金刚石对顶砧样品腔，这一过程通常是“盲移”，一般会花费几分钟甚至十几或几十分钟，预定位过程花费较长时间的其他原因由于不同DAC尺寸的少许差异、DAC安装到Cell支架上的位置稍有差异以及金刚石对顶砧样品腔大小以及封垫不同等因素都会造成预定位过程花费较长时间。通常实验站用户实验机时严格控制为12或24小时，如果用户频繁地更换DAC，每更换一次DAC就要重新定位金刚石对顶砧样品腔位置，如果每次预定位过程不是很顺利，这会使用户在金刚石对顶砧样品腔定位上累计花费较多时间，使用户的有效实验时间减少；而且在X射线衍射系统的专用对外开放期间，Raman光谱系统只能用作红宝石荧光测压功能，限制了Raman光谱系统的拉曼探测使用功能。

因此，有必要研究一种兼具红宝石荧光测压与金刚石对顶砧样品腔预定位的装置，不仅可以避免依赖Raman光谱系统利用样品腔内红宝石进行压力标定，从而使Raman光谱系统能够独立进行实验，而且可以为X射线衍射系统对金刚石对顶砧样品腔的实验定位提供较好的初始位置，缩短对金刚石对顶砧样品腔的定位时间。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种光学系统及该光学系统的荧光测量方法和该光学系统预定位方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

根据本公开的一个方面，提供一种光学系统，用于实现金刚石对顶砧样品腔的红宝石压力测定以及X射线衍射系统中金刚石对顶砧样品腔的预定位，所述光学系统包括定位平台、激光源、照明光源、控制单元、二向色镜、半反镜、分束镜、摄像单元以及显示单元；其中：

所述定位平台用于放置所述金刚石对顶砧；

所述激光源用于提供激光；

所述照明光源用于提供照明光；

所述二向色镜用于将所述激光源提供的激光反射至所述金刚石对顶砧样品腔以激发出红宝石荧光，将所述半反镜反射的所述照明光透射至所述金刚石对顶砧，将所述荧光、所述金刚石对顶砧反射的所述照明光透射至所述半反镜；

所述半反镜用于将所述照明光源提供的照明光反射至所述二向色镜以及透射所述照明光以及所述红宝石荧光；

所述分束镜用于将所述红宝石荧光透射至一光谱仪以及将所述照明光和所述红宝石荧光反射至所述摄像单元；

所述摄像单元感测所述分束镜反射的所述照明光和所述红宝石荧光，并通过所述显示单元显示；

所述控制单元与所述定位平台连接，用于根据所述显示单元的显示内容控制所述定位平台的移动。

本公开的一种示例性实施例中，所述激光源的发射端设置有第一反射镜，用于将所述激光反射至所述二向色镜。

本公开的一种示例性实施例中，所述二向色镜与所述定位平台之间设置有物镜。

本公开的一种示例性实施例中，所述分束镜和光谱仪之间还设置有第一透镜，用于将所述分束镜透射的所述红宝石荧光会聚至光谱仪。

本公开的一种示例性实施例中，所述分束镜和摄像单元之间还设置有第二透镜，用于将所述分束镜反射的所述照明光和所述红宝石荧光会聚至所述摄像单元。

本公开的一种示例性实施例中，所述半反镜为可移动设置。

本公开的一种示例性实施例中，所述分束镜和摄像单元之间还设置有第二反射镜，用于将所述分束镜反射的所述照明光和所述红宝石荧光反射至所述摄像单元。

根据本公开的另一个方面，提供一种光学系统荧光测量方法，用于上述的光学系统，包括以下步骤：

记录所述激光在所述定位平台上形成的激光光斑在所述显示单元中的显示位置为第一位置；

将一叉丝置于所述定位平台，并通过所述控制单元控制所述定位平台移动以使所述叉丝的交叉点在所述显示单元中的显示位置为所述第一位置；

建立以所述第一位置为坐标原点的空间直角坐标系；所述空间直角坐标系的X轴和所述定位平台的第一移动方向平行、Y轴和所述定位平台的第二移动方向平行、Z轴和所述定位平台的第三移动方向平行；所述第一移动方向、第二移动方向以及第三移动方向相互垂直；

将所述金刚石对顶砧置于所述定位平台，并通过所述控制单元控制所述定位平台移动以使所述金刚石对顶砧样品腔内的红宝石在所述显示单元中显示位置为所述第一位置，且记录所述定位平台在所述空间直角坐标系中的坐标为(X1，Y1，Z1)；

通过所述控制单元控制光谱仪，对所述金刚石对顶砧样品腔内的红宝石进行荧光测量，根据红宝石荧光峰的R1峰位置计算金刚石对顶砧样品腔内的压力。

根据本公开的再一个方面，提供一种光学系统预定位方法，用于上述的光学系统，包括以下步骤：

完成上述所述的荧光测量后，根据金刚石对顶砧中金刚石折射率n以及金刚石厚度D对所述坐标(X1，Y1，Z1)进行校正，得到校正后的坐标(X，Y，Z)并据以对X射线衍射系统的转台上的平移台的位置进行调整；

其中：根据金刚石对顶砧中金刚石折射率n以及所述金刚石对顶砧中靠近所述二向色镜的金刚石的厚度D对所述坐标(X1，Y1，Z1)进行校正通过下式实现：

式中，n是金刚石对顶砧中金刚石折射率(2.417)，D是所述金刚石对顶砧中靠近所述二向色镜的金刚石的厚度。

本公开的一种示例性实施例中，完成(X1，Y1，Z1)的记录后，通过所述控制单元控制所述定位平台移动，使所述金刚石对顶砧中靠近所述二向色镜的金刚石的平面在所述显示单元中显示，并记录所述定位平台在所述空间直角坐标系中的当前坐标为(X2，Y2，Z2)，通过D＝n|Y2-Y1|计算得到金刚石对顶砧中所述二向色镜一侧的金刚石的厚度D。

本公开的一种实施例中的光学系统及该光学系统的荧光测量方法和该光学系统预定位方法，通过激光源、二向色镜以及光谱仪可以实现金刚石对顶砧样品腔的压力测定；通过激光源、二向色镜、定位平台、照明光源、控制单元、半反镜、分束镜、摄像单元以及显示单元可以实现金刚石对顶砧样品腔的预定位；从而避免了依赖Raman光谱系统对金刚石对顶砧样品腔的红宝石压力测定，从而使Raman光谱系统能够独立进行实验，而且通过金刚石对顶砧样品腔的预定位为X射线衍射系统对金刚石对顶砧样品腔的实验定位提供了较好的初始位置，缩短了对金刚石对顶砧样品腔的定位时间。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示意性示出本示例实施方式中一种光学系统的光路图。

图2示意性示出本示例实施方式中一种光学系统荧光测量方法方法的流程图。

图3示意性示出本示例实施方式中一种光学系统预定位方法的流程图。

图4a示意性示出本公开示例性实施例中将叉丝与激光光斑重合时的光路。

图4b示意性示出本公开示例性实施例中金刚石对顶砧样品腔内红宝石在显示单元中成像显示时的光路。

图4c示意性示出本公开示例性实施例中金刚石对顶砧中靠近二向色镜一侧的金刚石平面在显示单元中成像显示时的光路。

图4d示意性示出本公开示例性实施例中如果根据校正坐标调整定位平台后的位置时所对应的光路。

图中：1、定位平台；2、激光源；3、照明光源；4、控制单元；5、二向色镜；6、半反镜；7、分束镜；8、摄像单元；9显示单元；10、金刚石对顶砧；11、金刚石对顶砧样品腔内的红宝石；12、第一反射镜；13、第一透镜；14、第一滤光片；15、第二反射镜；16、第二滤光片；17、第二透镜；18、物镜；19、光谱仪；20、光纤调整架；21、叉丝；22、金刚石。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。

此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

本示例实施方式中首先提供了一种光学系统，图1示意性示出本示例实施方式中一种光学系统的光路图。

该光学系统可以用于实现金刚石对顶砧样品腔的压力测定以及X射线衍射系统中金刚石对顶砧样品腔的预定位。该光学系统可以包括定位平台1、激光源2、照明光源3、控制单元4、二向色镜5、半反镜6、分束镜7、摄像单元8、显示单元9以及光谱仪19等部件。其中：

定位平台1可以用于放置金刚石对顶砧10。

激光源2可以用于提供激光。

照明光源3可以用于提供照明光。

二向色镜5可以用于将激光源2提供的激光反射至金刚石对顶砧样品腔内的红宝石11以激发出红宝石荧光，将半反镜6反射的照明光透射至金刚石对顶砧10，将红宝石荧光、金刚石对顶砧10反射的照明光透射至半反镜6。

半反镜6可以用于将照明光源提供的照明光反射至二向色镜5以及透射二向色镜5透射的照明光以及红宝石荧光。

分束镜7可以用于将红宝石荧光透射至一光谱仪19以及将照明光和红宝石荧光反射至摄像单元8。

摄像单元8可以感测分束镜7反射的照明光和红宝石荧光，并通过显示单元9显示。

显示单元9与摄像单元8连接，用于显示摄像单元8接收的信号。

控制单元4与定位平台1连接，可以用于根据显示单元9的显示内容控制定位平台1的移动。

光谱仪19与控制单元4相连，用于测量金刚石对顶砧样品腔内红宝石荧光信号。

举例而言，可以通过上述激光源2提供激光，激光通过二向色镜5反射至金刚石对顶砧样品腔内的红宝石11，在金刚石对顶砧样品腔内的红宝石11被激光激发出红宝石荧光，红宝石荧光依次透过二向色镜5、半反镜6和分束镜7透射至光谱仪19。光谱仪19接受到红宝石荧光后通过控制单元显示红宝石荧光谱，根据荧光谱中R1峰位置可以完成对金刚石对顶砧样品腔的压力测定。激光源2可以为固体激光源、气体激光源、半导体激光源和液体激光源等，本示例实施方式中对此不做特殊限定。本示例实施方式中示例性的选择二极管泵浦固体(DPSS)激光源2，激光波长为532纳米。

激光在金刚石对顶砧样品腔内激发红宝石11发出红宝石荧光，部分激光被金刚石对顶砧10反射，被反射的激光依次透过物镜18、二向色镜5，经过二向色镜5以后大部分激光被滤除掉，少部分激光会透过二向色镜5和半反镜6，经过分束镜7分别透射至光谱仪19和反射至摄像单元8。

照明光源3提供照明光，照明光经过半反镜6反射至金刚石对顶砧10，经过金刚石对顶砧10反射的照明光依次透过二向色镜5和半反镜6后，经过分束镜7反射至摄像单元8。

摄像单元8感测照明光和红宝石荧光，并通过显示单元9显示；控制单元4与定位平台1连接，根据显示单元9的显示内容操作控制单元4控制定位平台1的移动，完成金刚石对顶砧样品腔的预定位。

摄像单元8可以为数字摄像单元或模拟摄像单元等等。显示单元9可以为阴极射线管显示器(CRT)，等离子显示器PDP，液晶显示器LCD等等。

本示例实施方式提供了另一种光学系统，在激光源2的发射端还可以设置有第一反射镜12，第一反射镜12可以将激光反射至二向色镜5，然后经二向色镜5反射至金刚石对顶砧10。在本实施例中，激光可以成45°角射到第一反射镜12上，第一反射镜12将激光反射至二向色镜5，经二向色镜5反射的激光垂直入射至金刚石对顶砧10，激光与第一反射镜12的角度也可以根据需要设置成其他角度；设置第一反射镜12可以使激光源2的位置布置更加自由。

二向色镜5与定位平台1之间还可以设置有物镜18。经过二向色镜5反射的激光经物镜18聚焦到定位平台1上的金刚石对顶砧样品腔内，同理，经过半反镜6反射的照明光经物镜18聚焦到定位平台1上的金刚石对顶砧样品腔内。利用物镜18可以便于光线的会聚。

分束镜7和光谱仪19之间还可以设置有第一透镜13，第一透镜13将分束镜7透射的红宝石荧光会聚至由光纤耦合器20夹持的光纤端面上，从而进入光谱仪19。通过该方式，可以便于光谱仪19中的光纤接受分束镜7透射的红宝石荧光。

分束镜7和光谱仪19之间还可以设置有第一滤光片14，第一滤光片14能够将经过金刚石对顶砧10反射后依次透过二向色镜5、半反镜6和分束镜7的激光滤除，同时，使分束镜7透射的并经第一透镜13聚焦的红宝石荧光透过并聚焦到由光纤调整架20夹持的光纤端面上，经光纤进入光谱仪19入口的狭缝得到荧光光谱；第一滤光片14能够有效防止透射的激光积累可能损坏光谱仪19。

分束镜7和摄像单元8之间还可以设置有第二透镜17，第二透镜17将分束镜7反射的照明光和红宝石荧光会聚至摄像单元8。第二透镜17的焦距选择根据需要匹配摄像单元8的感光元件尺寸。

分束镜7和摄像单元8之间还可以设置有第二滤光片16，第二滤光片16能够将经过金刚石对顶砧10反射后依次透过二向色镜5、半反镜6并经过分束镜7反射的激光滤除，有效避免激光对成像质量的影响。

第二滤光片16在进行激光标定第一位置的时候将被撤出光路，避免第二滤光片16影响激光光斑在显示单元9中的成像；第一位置标定完后将第二滤光片16移入光路。

半反镜6可移动地设置在光学系统中，在进行压力测试的过程中将半反镜6撤出光路，能够有效避免半反镜6对红宝石荧光的衰减，避免降低红宝石荧光测试的信噪比；在进行预定位的过程中将半反镜6移入光路，使照明光源3的照明光最终进入成像单元8实现成像，完成预定位测试。

分束镜7和摄像单元8之间还可以设置有第二反射镜15，第二反射镜15将分束镜7反射的照明光和红宝石荧光反射至摄像单元8。第二反射镜15的设置增加了摄像单元8布置的自由度，以适合不同场合的需求。

本示例实施方式还提供了一种光学系统荧光测量方法。图2示意性示出本示例实施方式中光学系统荧光测量方法的流程图。参考图2中所示，该光学系统荧光测量方法可以包括以下步骤：

记录激光在定位平台1上形成的激光光斑在显示单元9中的显示位置为第一位置。通过调节定位平台1使激光在定位平台上形成激光光斑；此时，将激光功率调大，有助于在显示单元9中显示出激光光斑。

图4a示意性示出本公开示例性实施例中将叉丝21与激光光斑在物镜18的焦点处重合时的光路。将一叉丝21置于定位平台1，并通过控制单元4控制定位平台1移动以使叉丝21的交叉点在显示单元9中形成清晰的成像并使叉丝的交叉点21在显示单元9中的显示位置为第一位置。

建立以第一位置为坐标原点的空间直角坐标系，其中，空间直角坐标系的X轴和定位平台的第一移动方向平行，空间直角坐标系的Y轴和定位平台的第二移动方向平行，在本实施例中为远离或靠近二向色镜5的方向；空间直角坐标系的Z轴和定位平台的第三移动方向平行，在本实施例中为定位平台1的升降方向；第一移动方向、第二移动方向以及第三移动方向相互垂直。

图4b示意性示出本公开示例性实施例中金刚石对顶砧样品腔内的红宝石11与激光聚焦光斑重合时的光路。将金刚石对顶砧10置于定位平台1，并通过控制单元4控制定位平台1移动以使金刚石对顶砧样品腔内的红宝石11在显示单元9中形成清晰的像并使红宝石11在显示单元的显示位置为第一位置，且记录定位平台1在空间直角坐标系中的坐标为(X1，Y1，Z1)。此位置为使用该光学系统测量红宝石荧光时的光路，通过所述控制单元控制所述光谱仪测量红宝石的荧光峰R1峰位置计算对应的所述金刚石压砧样品腔内的压力。

空间直角坐标系是固定不动的，光路图4a对应的定位平台所处位置为直角坐标系原点位置；金刚石对顶砧样品腔红宝石11在显示单元中显示位置为第一位置，即图4b，此时，X1为定位平台1在空间直角坐标系中X轴上的位移，Y1为定位平台1在空间直角坐标系中Y轴上的位移，Z1为定位平台1在空间直角坐标系中Z轴上的位移。

本示例实施方式还提供了一种光学系统预定位方法，图3示意性示出本示例实施方式中一种光学系统预定位方法的流程图。由于X射线衍射系统中预定位要求使金刚石样品腔所处的位置为叉丝所处的位置，而在显示单元9中金刚石对顶砧样品腔形成清晰的像时是对应图4b位置，这是由于金刚石22折射率的作用，金刚石22在前后方向(远离或靠近二向色镜5方向)上有偏差，需要进行校正。完成上述所述的荧光测量后，根据金刚石对顶砧10中金刚石折射率n以及所述金刚石对顶砧10中靠近所述二向色镜的金刚石的厚度D对坐标(X1，Y1，Z1)进行校正，得到校正后的坐标(X，Y，Z)，即对应X射线系统中预定位金刚石对顶砧样品腔所需要的坐标位置。

图4c示意性示出本公开示例性实施例中金刚石对顶砧10中靠近二向色镜一侧的金刚石22平面在显示单元中成像显示时的光路。完成(X1，Y1，Z1)的记录后，通过控制单元4控制定位平台1移动使金刚石对顶砧10远离二向色镜5，当所述金刚石对顶砧10中靠近所述二向色镜的金刚石22的平面在所述显示单元中显示清晰的像时，记录定位平台1在空间直角坐标系中的当前坐标为(X2，Y2，Z2)，通过D＝n|Y2-Y1|计算得到金刚石22的厚度D(即样品腔到大台面距离)。此外，在本公开的其他示例性实施例中，在预先知道金刚石10的厚度D的情况下可以省略该步骤，直接进入下面的校正计算。本示例性实施例中对此不做特殊限定。

根据金刚石对顶砧10中金刚石折射率n以及所述金刚石对顶砧10中靠近所述二向色镜的金刚石22的厚度D对坐标(X1，Y1，Z1)进行校正通过下式实现：

式中，n是金刚石对顶砧10中金刚石折射率(2.417)，D是金刚石对顶砧10中靠近二向色镜的金刚石22的厚度D。

通过激光定位第一位置，并使叉丝21的交叉点在显示单元9中的显示位置为第一位置，然后使金刚石对顶砧样品腔在显示单元9中的显示位置也为第一位置，并记录金刚石对顶砧样品腔的坐标，最后根据金刚石对顶砧10中金刚石折射率对记录的坐标进行校正，将校正后的坐标输入到X射线衍射系统，即完成金刚石对顶砧样品腔在X射线衍射系统的预定位。X射线衍射系统中转台上的平移台零点是由叉丝21位置定义的，使本光学系统与X射线衍射系统的零点定义相同，为X射线衍射系统的定位提供了较好的初始位置，减少了后续X射线衍射系统定位金刚石对顶砧样品腔所需的时间，提高了用户的有效机时，从而增加了X射线衍射系统的有效机时利用。

图4d示意性示出本公开示例性实施例中如果根据校正坐标调整定位平台后的位置时所对应的光路。在不知道金刚石对顶砧10中靠近所述二向色镜的金刚石的厚度的情况下可以通过上述方法确定金刚石对顶砧10中靠近所述二向色镜的金刚石的厚度，从而进一步完成对坐标(X1，Y1，Z1)的校正。在此坐标位置(X,Y,Z)上，金刚石对顶砧样品腔所处的位置即为原叉丝21交叉点所处的位置，根据该坐标位置调整X射线系统中的转台上的平移台即完成预定位。

本公开的一种实施例中的光学系统及该光学系统的荧光测压和该光学系统的预定位方法，通过激光源2、二向色镜5以及光谱仪19可以实现金刚石对顶砧样品腔内红宝石11的压力测定；通过激光源2、二向色镜5、定位平台1、照明光源3、控制单元4、半反镜6、分束镜7、摄像单元8以及显示单元9可以实现金刚石对顶砧样品腔的预定位；从而避免了依赖Raman光谱系统对金刚石对顶砧样品腔的压力测定，从而使Raman光谱系统能够独立进行实验；而且通过金刚石对顶砧样品腔的预定位为X射线衍射系统对金刚石对顶砧10实验提供了较好的初始位置，缩短了对金刚石对顶砧样品腔的定位时间。

上述所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中，如有可能，各实施例中所讨论的特征是可互换的。

本权利要求书中，用语“一”、“该”和“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包含”和“包括”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims

1.一种光学系统预定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供一光学系统，所述光学系统包括定位平台、激光源、照明光源、控制单元、二向色镜、半反镜、分束镜、摄像单元以及显示单元；其中：

所述定位平台用于放置金刚石对顶砧；

所述激光源用于提供激光；

所述照明光源用于提供照明光；

所述二向色镜用于将所述激光源提供的激光反射至所述金刚石对顶砧样品腔内的红宝石以激发出红宝石荧光，将所述半反镜反射的所述照明光透射至所述金刚石对顶砧，将所述红宝石荧光、所述金刚石对顶砧反射的所述照明光透射至所述半反镜；

所述半反镜用于将所述照明光源提供的照明光反射至所述二向色镜以及透射所述照明光以及所述红宝石荧光，所述半反镜为可移动设置；

所述控制单元与所述定位平台连接，用于根据所述显示单元的显示内容控制所述定位平台的移动；

通过所述控制单元控制所述光谱仪，对所述金刚石对顶砧样品腔内的红宝石进行荧光测量，根据红宝石荧光峰的R1峰位置计算金刚石对顶砧样品腔内的压力；

根据金刚石对顶砧中金刚石折射率n以及金刚石厚度D对所述坐标(X1，Y1，Z1)进行校正，得到校正后的坐标(X，Y，Z)，并将X射线衍射系统的转台上的平移台位置移动到(X，Y，Z)，所述X射线衍射系统中转台上的平移台零点由于是由同一叉丝位置定义的，因此所述光学系统与所述X射线衍射系统的零点定义相同；

式中，n是金刚石对顶砧中金刚石折射率，D是所述金刚石对顶砧中靠近所述二向色镜的金刚石的厚度。

2.根据权利要求1所述的光学系统预定位方法，其特征在于，完成(X1，Y1，Z1)的记录后，通过所述控制单元控制所述定位平台移动，使所述金刚石对顶砧中靠近所述二向色镜的金刚石的平面在所述显示单元中显示，并记录所述定位平台在所述空间直角坐标系中的当前坐标为(X2，Y2，Z2)，通过D＝n|Y2-Y1|计算得到金刚石对顶砧中靠近所述二向色镜的金刚石的厚度D。

3.根据权利要求1所述的光学系统预定位方法，其特征在于，所述激光源的发射端设置有第一反射镜，用于将所述激光反射至所述二向色镜。

4.根据权利要求1所述的光学系统预定位方法，其特征在于，所述二向色镜与所述定位平台之间设置有物镜。

5.根据权利要求1所述的光学系统预定位方法，其特征在于，所述分束镜和光谱仪之间还设置有第一透镜，用于将所述分束镜透射的所述红宝石荧光会聚至光谱仪。

6.根据权利要求1所述的光学系统预定位方法，其特征在于，所述分束镜和摄像单元之间还设置有第二透镜，用于将所述分束镜反射的所述照明光和所述红宝石荧光会聚至所述摄像单元。

7.根据权利要求1所述的光学系统预定位方法，其特征在于，所述分束镜和摄像单元之间还设置有第二反射镜，用于将所述分束镜反射的所述照明光和所述红宝石荧光反射至所述摄像单元。