CN116381572A - 一种布里奇曼活塞圆筒超高静水压力磁性测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种布里奇曼活塞圆筒超高静水压力磁性测量装置及方法，包括加压腔体，加压腔体的顶部和底部分别螺纹连接有上端连接机构和下端螺母；上端连接机构、加压腔体顶面开设有中空通孔；上端连接机构内安装有活塞组件，活塞组件顶部伸出至上端连接机构外，底部贯穿上端连接机构并伸入至加压腔体内；活塞组件为多段式，活塞组件的中段与上端连接机构的内壁限位配合；加压腔体内安装有样品室，样品室内设有传压介质和样品本体；样品室顶部与活塞组件接触配合；样品室底部与下端螺母之间安装有下端活塞，下端活塞与下端螺母内底壁之间设有间隙。本发明可实现在静水压力下对材料的磁学性能进行精准测量，操作简单便捷。
Description
技术领域
本发明涉及磁性测量设备领域，特别是涉及一种布里奇曼活塞圆筒超高静水压力磁性测量装置及方法。
背景技术
材料在极端条件下的物性研究一直是凝聚物理研究的重点，极端温度、超高压和极端磁场下的材料物性的研究对了解材料的微观机制和作用机理相当重要。极端条件下很容易观测到新奇的物性，像压磁、超导和量子相变等。因此超高压极低温大磁场下的磁学性能的研究尤为重要。
静水压力作为一种重要的调控手段，可以通过直接改变原子间距，改变材料的性质。磁交换相互作用与原子间距紧密相关，通过改变材料的原子间距可以很轻易影响材料的磁交换相互作用，从而影响材料的性质。磁性材料的磁结构和磁学性能表现各异，压力下磁学性能的演变过程是研究这类材料磁交换相互作用的关键手段。
为了研究静水压力对材料的磁性调控和影响机理，提出一种布里奇曼活塞圆筒超高静水压力磁性测量装置及方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种布里奇曼活塞圆筒超高静水压力磁性测量装置及方法，旨在解决或改善上述技术问题中的至少之一。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种布里奇曼活塞圆筒超高静水压力磁性测量装置，包括加压腔体，所述加压腔体的顶部和底部分别螺纹连接有上端连接机构和下端螺母；所述上端连接机构、所述加压腔体顶面开设有中空通孔；所述上端连接机构内安装有活塞组件，所述活塞组件顶部伸出至所述上端连接机构外，底部贯穿所述上端连接机构并伸入至所述加压腔体内；所述活塞组件为多段式，所述活塞组件的中段与所述上端连接机构的内壁限位配合；
所述加压腔体内安装有样品室，所述样品室内设有传压介质和样品本体；所述样品室顶部与所述活塞组件接触配合；所述样品室底部与所述下端螺母之间安装有下端活塞，所述下端活塞与所述下端螺母内底壁之间设有间隙。
提供本发明提供的一种布里奇曼活塞圆筒超高静水压力磁性测量装置，所述活塞组件包括沿所述上端连接机构内腔依次设置的上端活塞、二级传压活塞、固定帽、三级传压活塞；
所述上端活塞的顶部伸出至所述上端连接机构外，所述二级传压活塞顶部与所述上端连接机构的内壁限位配合，所述三级传压活塞底部伸入至加压腔体内，并且与所述样品室顶部接触配合；
所述上端活塞、二级传压活塞、固定帽、三级传压活塞之间接触配合。
提供本发明提供的一种布里奇曼活塞圆筒超高静水压力磁性测量装置，所述上端连接机构包括上端螺母和连接件；所述上端螺母顶部开设有阶梯通槽，所述阶梯通槽的顶部尺寸小于底部尺寸；所述连接件内部中空，并且所述连接件顶部外壁与所述阶梯通槽的槽壁底部螺纹连接；
所述加压腔体的外壁顶部与所述连接件的内壁底部螺纹连接；所述上端活塞的顶部伸出至所述上端螺母外，所述二级传压活塞的顶部与所述阶梯通槽的阶梯处限位配合，所述二级传压活塞的底部伸入至所述连接件中，所述固定帽、三级传压活塞均安装在所述连接件的内腔。
提供本发明提供的一种布里奇曼活塞圆筒超高静水压力磁性测量装置，所述加压腔体的外壁顶部开设有第二外螺纹，所述连接件的内壁底部开设有第三内螺纹，所述第二外螺纹与所述第三内螺纹螺纹连接。
提供本发明提供的一种布里奇曼活塞圆筒超高静水压力磁性测量装置，所述加压腔体的外壁底部开设有第三外螺纹，所述下端螺母的顶面开设有第一凹槽，所述第一凹槽的底壁上开设有卡固槽，所述第一凹槽的内侧壁上开设有第二内螺纹，所述第二内螺纹与所述第三外螺纹螺纹连接；
所述卡固槽与所述下端活塞形状相适配；所述下端活塞底部与所述第一凹槽的底壁之间设有所述间隙。
提供本发明提供的一种布里奇曼活塞圆筒超高静水压力磁性测量装置，所述样品室包括样品管，所述样品管的顶部可拆卸连接有上管塞，底部可拆卸连接有下管塞；所述样品管、所述上管塞、所述下管塞均位于所述加压腔体内，所述传压介质和所述样品本体均位于所述样品管内；所述上管塞顶部与所述三级传压活塞底部接触配合；所述下管塞底部与所述下端螺母之间安装有所述下端活塞。
提供本发明提供的一种布里奇曼活塞圆筒超高静水压力磁性测量装置，所述连接件顶部外壁开设有第一外螺纹，所述阶梯通槽的槽壁底部开设有第一内螺纹，所述第一外螺纹与所述第一内螺纹螺纹连接。
提供本发明提供的一种布里奇曼活塞圆筒超高静水压力磁性测量装置，所述加压腔体的顶面和底面均开设有导入孔，所述导入孔与所述中空通孔连通。
提供本发明提供的一种布里奇曼活塞圆筒超高静水压力磁性测量装置，所述传压介质包括但不限于硅油、煤油。
本发明还提供一种布里奇曼活塞圆筒超高静水压力磁性测量方法，包括以下步骤：
步骤一、在样品室内加入传压介质和样品本体，并将样品室推动至加压腔体的中空通孔的中段；
步骤二、将下端活塞从加压腔体的中空通孔的底部塞入，使得与样品室底部接触，将下端螺母拧紧在加压腔体底部；
步骤三、将上端连接机构和活塞组件与加压腔体组装，使得活塞组件与样品室顶部紧密接触；
步骤四、通过压机对活塞组件顶部加压，并读取压力值；
步骤五、加压完成后对上端连接机构收紧，卸除压机；
步骤六、将装置放入磁性测量装置内，进行磁性测量。
本发明公开了以下技术效果：
本发明通过多段式的活塞组件实现多级活塞传压，压力通过传压介质施加在样品本体上，实现对样品本体施加各向均匀的静水压力，使用时根据压力值实现压机压力的精准调控，实现精准加载，可实现在静水压力下对材料的磁学性能进行精准测量，操作简单便捷，为研究静水压力对材料的磁性调控和影响机理提供便捷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明的主视图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为本发明中活塞组件与上端螺母的安装示意图；
图4为本发明中下端活塞与下端螺母的安装示意图；
图5为本发明中样品室的结构示意图；
其中，1、样品室；11、样品管；12、上管塞；13、传压介质；14、下管塞；2、加压活塞；21、二级传压活塞；22、三级传压活塞；23、下端活塞；24、上端活塞；3、固定帽；4、上端螺母；41、第一内螺纹；5、下端螺母；51、第二内螺纹；52、第一通槽；6、连接件；61、第一外螺纹；62、第三内螺纹；7、加压腔体；71、第二外螺纹；72、第三外螺纹；8、钳口；9、样品本体。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图1-5，本发明提供一种布里奇曼活塞圆筒超高静水压力磁性测量装置，包括加压腔体7，加压腔体7的顶部和底部分别螺纹连接有上端连接机构和下端螺母5；上端连接机构、加压腔体7顶面开设有中空通孔；上端连接机构内安装有活塞组件，活塞组件顶部伸出至上端连接机构外，底部贯穿上端连接机构并伸入至加压腔体7内；活塞组件为多段式，活塞组件的中段与上端连接机构的内壁限位配合；本实施例中，加压腔体7、上端连接机构和下端螺母5均采用高强度铍铜合金制成，提高装置的结构强度和使用寿命；
加压腔体7内安装有样品室1，样品室1内设有传压介质13和样品本体9；样品室1顶部与活塞组件接触配合；样品室1底部与下端螺母5之间安装有下端活塞23，下端活塞23与下端螺母5内底壁之间设有间隙；
如此设置，通过多段式的活塞组件实现多级活塞传压，压力通过传压介质13施加在样品本体9上，实现对样品本体9施加各向均匀的静水压力，使用时根据压力值实现压机压力的精准调控，实现精准加载，可实现在静水压力下对材料的磁学性能进行精准测量，操作简单便捷，为研究静水压力对材料的磁性调控和影响机理提供便捷。
进一步优化方案，活塞组件包括沿上端连接机构内腔依次设置的上端活塞24、二级传压活塞21、固定帽3、三级传压活塞22；固定帽3是一个下端中间开设有与三级传压活塞22上端相配合的圆孔，上端开有一个小的泄压通孔的圆柱体；固定帽3的上端与二级传压活塞21的底部接触；固定帽3用于稳定三级传压活塞22，进而保证传给三级传压活塞22的力是一个垂直的压力；通过上端活塞24、二级传压活塞21、固定帽3、三级传压活塞22实现多级活塞加压；
上端活塞24的顶部伸出至上端连接机构外，二级传压活塞21顶部与上端连接机构的内壁限位配合，三级传压活塞22底部伸入至加压腔体7内，并且与样品室1顶部接触配合；三级传压活塞22外径与加压腔体7内径的中空通孔内径配合，保证压力的垂直传递；
上端活塞24、二级传压活塞21、固定帽3、三级传压活塞22之间接触配合。
进一步优化方案，上端连接机构包括上端螺母4和连接件6；上端螺母4顶部开设有阶梯通槽，阶梯通槽的顶部尺寸小于底部尺寸；连接件6内部中空，并且连接件6顶部外壁与阶梯通槽的槽壁底部螺纹连接；上端螺母4的外壁顶部设为钳口8，便于操作人员通过扳手拧紧上端螺母4，进而实现把压力用螺纹锁住；
上端螺母4的阶梯通槽有一定的长度，以保证上端活塞24可以正好插入，进而提供一个轴向的压力传导给二级传压活塞21；
加压腔体7的外壁顶部与连接件6的内壁底部螺纹连接；上端活塞24的顶部伸出至上端螺母4外，二级传压活塞21的顶部与阶梯通槽的阶梯处限位配合，二级传压活塞21的底部伸入至连接件6中，固定帽3、三级传压活塞22均安装在连接件6的内腔；二级传压活塞21的直径与连接件6的内径控制在一个很小的配合误差内，并且两个件之间留足一定的配合距离，以保证垂直力的传导；
连接件6是一个上端开有一定长度的通孔，下端开有螺纹孔的配件，用来固定活塞组件和固定帽3。
进一步优化方案，加压腔体7的外壁顶部开设有第二外螺纹71，连接件6的内壁底部开设有第三内螺纹62，第二外螺纹71与第三内螺纹62螺纹连接。
进一步优化方案，加压腔体7的外壁底部开设有第三外螺纹72，下端螺母5的顶面开设有第一凹槽，第一凹槽的底壁上开设有卡固槽，第一凹槽的内侧壁上开设有第二内螺纹51，第二内螺纹51与第三外螺纹72螺纹连接；第一凹槽底部连通有第一通槽52；
卡固槽与下端活塞23形状相适配；下端活塞23底部与第一凹槽的底壁之间设有间隙；当下端螺母5完全拧紧时，下端活塞23的下端恰好可以被下端螺母5的第一凹槽固定住，并且下端螺母5处于拧紧状态时，下端活塞23、加压腔体7、下端螺母5之间有一段距离，以保证下端活塞23可以给到样品室1压力并且保证给到样品室1一个均匀的静水压力。
进一步优化方案，样品室1包括样品管11，样品管11的顶部可拆卸连接有上管塞12，底部可拆卸连接有下管塞14；样品管11、上管塞12、下管塞14均位于加压腔体7内，传压介质13和样品本体9均位于样品管11内；上管塞12顶部与三级传压活塞22底部接触配合；下管塞14底部与下端螺母5之间安装有下端活塞23；
本实施例中，样品管11、上管塞12、下管塞14的材质均为特氟龙；通过上管塞12、下管塞14实现样品室1的密封。
进一步优化方案，连接件6顶部外壁开设有第一外螺纹61，阶梯通槽的槽壁底部开设有第一内螺纹41，第一外螺纹61与第一内螺纹41螺纹连接。
进一步优化方案，加压腔体7的顶面和底面均开设有导入孔，导入孔与中空通孔连通。
进一步优化方案，传压介质13包括但不限于硅油、煤油以及低凝固点的液体，保证给样品本体9一个各向均匀的静水压力。
本发明还提供一种布里奇曼活塞圆筒超高静水压力磁性测量方法，包括以下步骤：
步骤一、在样品室1内加入传压介质13和样品本体9，并将样品室1推动至加压腔体7的中空通孔的中段；
步骤二、将下端活塞23从加压腔体7的中空通孔的底部塞入，使得与样品室1底部接触，将下端螺母5拧紧在加压腔体7底部；
步骤三、将上端连接机构和活塞组件与加压腔体7组装，使得活塞组件与样品室1顶部紧密接触；
步骤四、通过压机(图中未示出)对活塞组件顶部加压，并读取压力值；通过外接的压力计(图中未示出)实现精确的压力调控；在压机的作用下，通过上端活塞24加压，经由二级传压活塞21，把力垂直的传递给三级传压活塞22，三级传压活塞22通过挤压下方的样品室1，使样品室1发生形变，经由液态传压介质13给样品本体9施加一个各向均匀的静水压力；
步骤五、加压完成后对上端连接机构收紧，卸除压机；实现将压力通过螺纹锁住，卸除压机后静水压力通过螺纹的收紧进行封锁，实现对样品的一次加压；
步骤六、将装置放入磁性测量装置内，进行磁性测量。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明，而不是指示或暗示所指的装置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发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种布里奇曼活塞圆筒超高静水压力磁性测量装置，其特征在于：包括加压腔体(7)，所述加压腔体(7)的顶部和底部分别螺纹连接有上端连接机构和下端螺母(5)；所述上端连接机构、所述加压腔体(7)顶面开设有中空通孔；所述上端连接机构内安装有活塞组件，所述活塞组件顶部伸出至所述上端连接机构外，底部贯穿所述上端连接机构并伸入至所述加压腔体(7)内；所述活塞组件为多段式，所述活塞组件的中段与所述上端连接机构的内壁限位配合；
所述加压腔体(7)内安装有样品室(1)，所述样品室(1)内设有传压介质(13)和样品本体(9)；所述样品室(1)顶部与所述活塞组件接触配合；所述样品室(1)底部与所述下端螺母(5)之间安装有下端活塞(23)，所述下端活塞(23)与所述下端螺母(5)内底壁之间设有间隙。
2.根据权利要求1所述的布里奇曼活塞圆筒超高静水压力磁性测量装置，其特征在于：所述活塞组件包括沿所述上端连接机构内腔依次设置的上端活塞(24)、二级传压活塞(21)、固定帽(3)、三级传压活塞(22)；
所述上端活塞(24)的顶部伸出至所述上端连接机构外，所述二级传压活塞(21)顶部与所述上端连接机构的内壁限位配合，所述三级传压活塞(22)底部伸入至加压腔体(7)内，并且与所述样品室(1)顶部接触配合；
所述上端活塞(24)、二级传压活塞(21)、固定帽(3)、三级传压活塞(22)之间接触配合。
3.根据权利要求2所述的布里奇曼活塞圆筒超高静水压力磁性测量装置，其特征在于：所述上端连接机构包括上端螺母(4)和连接件(6)；所述上端螺母(4)顶部开设有阶梯通槽，所述阶梯通槽的顶部尺寸小于底部尺寸；所述连接件(6)内部中空，并且所述连接件(6)顶部外壁与所述阶梯通槽的槽壁底部螺纹连接；
所述加压腔体(7)的外壁顶部与所述连接件(6)的内壁底部螺纹连接；所述上端活塞(24)的顶部伸出至所述上端螺母(4)外，所述二级传压活塞(21)的顶部与所述阶梯通槽的阶梯处限位配合，所述二级传压活塞(21)的底部伸入至所述连接件(6)中，所述固定帽(3)、三级传压活塞(22)均安装在所述连接件(6)的内腔。
4.根据权利要求3所述的布里奇曼活塞圆筒超高静水压力磁性测量装置，其特征在于：所述加压腔体(7)的外壁顶部开设有第二外螺纹(71)，所述连接件(6)的内壁底部开设有第三内螺纹(62)，所述第二外螺纹(71)与所述第三内螺纹(62)螺纹连接。
5.根据权利要求1所述的布里奇曼活塞圆筒超高静水压力磁性测量装置，其特征在于：所述加压腔体(7)的外壁底部开设有第三外螺纹(72)，所述下端螺母(5)的顶面开设有第一凹槽，所述第一凹槽的底壁上开设有卡固槽，所述第一凹槽的内侧壁上开设有第二内螺纹(51)，所述第二内螺纹(51)与所述第三外螺纹(72)螺纹连接；
所述卡固槽与所述下端活塞(23)形状相适配；所述下端活塞(23)底部与所述第一凹槽的底壁之间设有所述间隙。
6.根据权利要求2所述的布里奇曼活塞圆筒超高静水压力磁性测量装置，其特征在于：所述样品室(1)包括样品管(11)，所述样品管(11)的顶部可拆卸连接有上管塞(12)，底部可拆卸连接有下管塞(14)；所述样品管(11)、所述上管塞(12)、所述下管塞(14)均位于所述加压腔体(7)内，所述传压介质(13)和所述样品本体(9)均位于所述样品管(11)内；所述上管塞(12)顶部与所述三级传压活塞(22)底部接触配合；所述下管塞(14)底部与所述下端螺母(5)之间安装有所述下端活塞(23)。
7.根据权利要求3所述的布里奇曼活塞圆筒超高静水压力磁性测量装置，其特征在于：所述连接件(6)顶部外壁开设有第一外螺纹(61)，所述阶梯通槽的槽壁底部开设有第一内螺纹(41)，所述第一外螺纹(61)与所述第一内螺纹(41)螺纹连接。
8.根据权利要求1所述的布里奇曼活塞圆筒超高静水压力磁性测量装置，其特征在于：所述加压腔体(7)的顶面和底面均开设有导入孔，所述导入孔与所述中空通孔连通。
9.根据权利要求1所述的布里奇曼活塞圆筒超高静水压力磁性测量装置，其特征在于：所述传压介质(13)包括但不限于硅油、煤油。
10.一种布里奇曼活塞圆筒超高静水压力磁性测量方法，基于权利要求1-9任一项所述的布里奇曼活塞圆筒超高静水压力磁性测量装置，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、在样品室(1)内加入传压介质(13)和样品本体(9)，并将样品室(1)推动至加压腔体(7)的中空通孔的中段；
步骤二、将下端活塞(23)从加压腔体(7)的中空通孔的底部塞入，使得与样品室(1)底部接触，将下端螺母(5)拧紧在加压腔体(7)底部；
步骤三、将上端连接机构和活塞组件与加压腔体(7)组装，使得活塞组件与样品室(1)顶部紧密接触；
步骤四、通过压机对活塞组件顶部加压，并读取压力值；
步骤五、加压完成后对上端连接机构收紧，卸除压机；
步骤六、将装置放入磁性测量装置内，进行磁性测量。
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2023
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