CN216791902U - 一种金刚石对顶砧激光加热装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种金刚石对顶砧激光加热装置，包括：光纤激光器，光纤激光器用于产生加热激光束，加热激光束用于加热对顶砧组件；黑体辐射计，黑体辐射计设于对顶砧组件处，用于测量对顶砧组件处的温度。由于黑体辐射计测温时不受光纤激光器产生的杂光的影响，因此光纤激光器产生加热激光束后可直接用于对对顶砧组件进行加热，无需经过滤光设备的滤光，这样的测试装置既能节约设备投入，又能提高测试人员操作的便利性。

Description

一种金刚石对顶砧激光加热装置

技术领域

本申请一般涉及超高压物理实验领域，尤其涉及一种金刚石对顶砧激光加热装置。

背景技术

金刚石对顶砧(DAC)装置是研究物质在高压极端条件下物性的重要实验装置。在实际测试过程中，往往需要叠加高温条件，对物质进行高温高压极端条件的测试。常规DAC高温高压实验，高温主要通过电阻加热方式实现，最高温度一般只有1200k。如需实现更高的温度，就需要采用激光加热方式。目前，现有技术中多采用激光器产生用于加热被测样品的激光，再由光谱仪对被测样品进行测温，但由于激光器在产生激光时往往同时产生杂光，杂光照到被测样品上，对光谱仪测温的准确性产生较大影响，因此需在激光器与光谱仪之间加设滤光设备。这种模式的激光加热装置需要灵敏度更高的光谱仪和相应的CCD相机，并需要配众多的滤光设备，这导致整体装置投入成本较多，光路复杂，且为测试过程中的操作增加了不便。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种操作简单又节约成本的金刚石对顶砧激光加热装置。

具体技术方案如下：

本申请提供一种金刚石对顶砧激光加热装置，包括：

光纤激光器，所述光纤激光器用于产生加热激光束，所述加热激光束用于加热对顶砧组件；

黑体辐射计，所述黑体辐射计设于所述对顶砧组件处，用于测量所述对顶砧组件处的温度。

进一步，还包括：

指示激光器，所述指示激光器用于产生指示激光束，所述指示激光束用于校准所述对顶砧组件上待加热位置；

第一分光镜，所述第一分光镜设于所述光纤激光器与所述对顶砧组件之间，用于透射所述指示激光束和所述加热激光束。

进一步，还包括第一聚焦透镜，所述第一聚焦透镜设于所述第一分光镜与所述指示激光器之间。

进一步，还包括：

影像相机，所述影像相机用于收集对顶砧组件处的可见光；

第二分光镜，所述第二分光镜设于所述第一聚焦透镜与所述指示激光器之间，用于透射指示激光束和所述顶砧组件处的可见光。

进一步，还包括：

CCD摄像机，所述CCD摄像机用于收集对顶砧组件处的红外光；

第三分光镜，所述第三分光镜设于所述第二分光镜与所述CCD摄像机之间，用于透射所述对顶砧组件处的红外光，并反射对顶砧组件处的可见光。

进一步，还包括第二聚焦透镜，所述第二聚焦透镜设于所述第三分光镜与所述CCD摄像机之间。

进一步，还包括照明光源，所述照明光源用于补充对顶砧组件处的可见光和对顶砧组件处的红外光的强度。

进一步，还包括第三聚焦透镜，所述第三聚焦透镜设于所述第一分光镜与所述对顶砧组件之间。

进一步，还包括扩束镜，所述扩束镜设于所述光纤激光器与所述第三聚焦透镜之间，用于去除加热激光束的发散角。

进一步，还包括全反射镜，所述全反射镜设于所述第三分光镜与所述影像相机之间，用于将所述对顶砧组件处的可见光反射至所述影像相机内。

本申请有益效果在于：

由于所述黑体辐射计测温时不受所述光纤激光器产生的杂光的影响，因此所述光纤激光器产生加热激光束后可直接用于对所述对顶砧组件进行加热，无需经过滤光设备的滤光，这样的测试装置既能节约设备投入，又能提高测试人员操作的便利性。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本申请金刚石对顶砧激光加热装置整体结构示意图。

图中标号：1，光纤激光器；2，黑体辐射计；3，指示激光器；4，第一分光镜；5，第一聚焦透镜；6，影像相机；7，第二分光镜；8，CCD摄像机；9，第三分光镜；10，第二聚焦透镜；11，照明光源；12，第三聚焦透镜；13，扩束镜；14，全反射镜。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

请参考图1，为本实施例提供的一种金刚石对顶砧激光加热装置，包括：

光纤激光器1，所述光纤激光器1用于产生加热激光束，所述加热激光束用于加热对顶砧组件；

黑体辐射计2，所述黑体辐射计2设于所述对顶砧组件处，用于测量所述对顶砧组件处的温度。

由于所述黑体辐射计2测温时不受所述光纤激光器1产生的杂光的影响，因此所述光纤激光器1产生加热激光束后可直接用于对所述对顶砧组件进行加热，无需经过滤光设备的滤光，这样的测试装置既能节约设备投入，又能提高测试人员操作的便利性。

其中在校准所述加热激光束加热位置的优选实施方式中，还包括：

指示激光器3，所述指示激光器3用于产生指示激光束，所述指示激光束用于校准所述对顶砧组件上待加热位置；

第一分光镜4，所述第一分光镜4设于所述光纤激光器1与所述对顶砧组件之间，用于透射所述指示激光束和所述加热激光束。

所述指示激光器3产生指示激光束，所述指示激光束照向所述对顶砧组件上待加热位置，当所述指示激光束和所述加热激光束重合时，所述加热激光束恰好能够对准所述对顶砧组件上待加热位置。所述第一分光镜4设于所述光纤激光器1与所述对顶砧组件之间，用于将来自不同位置的所述指示激光束和所述加热激光束进行投射，用于对所述加热激光束进行校准。

其中在收敛所述指示激光束的优选实施方式中，还包括第一聚焦透镜5，所述第一聚焦透镜5设于所述第一分光镜4与所述指示激光器3之间。

所述第一聚焦透镜5设于所述第一分光镜4与所述指示激光器3之间，用于将所述指示激光器3所发出的所述指示激光束进行汇聚，以便于指向所述对顶砧组件上待加热位置。

其中在利用可见光观察所述对顶砧组件在测试环境下变化情况的优选实施方式中，还包括：

影像相机6，所述影像相机6用于收集对顶砧组件处的可见光；

第二分光镜7，所述第二分光镜7设于所述第一聚焦透镜5与所述指示激光器3之间，用于透射指示激光束和所述顶砧组件处的可见光。

所述对顶砧组件处发出的可见光通过所述第一分光镜4回传，并进入所述影像相机6镜头内，所述影像相机6可用于人眼来观察所述顶砧组件在测试环境下变化情况。所述第二分光镜7设于所述第一聚焦透镜5与所述指示激光器3之间，用于正向透射所述指示激光器3发出的指示激光束，同时将所述对顶砧组件处在测试条件下发出的可见光反向透射至与所述指示激光器3不同位置处的所述影像相机6镜头内。

其中在利用红外光观察所述对顶砧组件在测试环境下变化情况的优选实施方式中，还包括：

CCD摄像机8，所述CCD摄像机8用于收集对顶砧组件处的红外光；

第三分光镜9，所述第三分光镜9设于所述第二分光镜7与所述CCD摄像机8之间，用于透射所述对顶砧组件处的红外光，并反射对顶砧组件处的可见光。

所述对顶砧组件处在测试条件下发出的红外光通过所述第一分光镜4和所述第二分光镜7回传，并进入所述CCD摄像机8镜头内，所述CCD摄像机8可用于通过红外显示设备来观察所述顶砧组件在测试环境下变化情况，克服了人眼无法观察红外光的缺陷。所述第三分光镜9设于所述第二分光镜7与所述CCD摄像机8之间，用于透射所述对顶砧组件处在测试条件下发出的可见光和红外光，并将上述可见光和红外光分别透射至不同位置处的所述影像相机6镜头内和所述CCD摄像机8镜头内。

其中在收敛所述对顶砧组件处发出的红外光的优选实施方式中，还包括第二聚焦透镜10，所述第二聚焦透镜10设于所述第三分光镜9与所述CCD摄像机8之间。

所述对顶砧组件处发出的红外光在经过所述第一分光镜4、所述第二分光镜7和所述第三分光镜9的透射后，会产生一定程度的分散，在所述第三分光镜9与所述CCD摄像机8之间设置所述第二聚焦透镜10，可将所述对顶砧组件处发出的红外光进行汇聚，以便于所述CCD摄像机8收集。

其中在强化所述对顶砧组件处回传至所述影像相机6内的可见光和所述CCD摄像机8内的红外光的优选实施方式中，还包括照明光源11，所述照明光源11用于补充对顶砧组件处的可见光和对顶砧组件处的红外光的强度。

所述照明光源11发出补充可见光和红外光，通过所述第三分光镜9透射后分别进入所述影像相机6内和所述CCD摄像机8内，这样可以增强上述可见光和红外光的强度，所述对顶砧组件处在测试条件下的变化情况可以观察的更加清楚。

其中在收敛加热激光束的优选实施方式中，还包括第三聚焦透镜12，所述第三聚焦透镜12设于所述第一分光镜4与所述对顶砧组件之间。

由于所述第三聚焦透镜12设于所述第一分光镜4与所述对顶砧组件之间，因此所述光纤激光器1产生的加热激光束经过所述第一分光镜4的透射后，再经过所述第三聚焦透镜12射到所述对顶砧组件上待加热位置处。所述第三聚焦透镜12将所述加热激光束进行汇聚，使得加热效果更好。

其中在进一步收敛加热激光束的优选实施方式中，还包括扩束镜13，所述扩束镜13设于所述光纤激光器1与所述第三聚焦透镜12之间，用于去除加热激光束的发散角。

在所述光纤激光器1与所述第三聚焦透镜12之间设置所述扩束镜13，可用于去除加热激光束的发散角，这样所述加热激光束汇聚效果更好，加热效果更明显。

其中在提高该装置空间利用能力的优选实施方式中，还包括全反射镜14，所述全反射镜14设于所述第三分光镜9与所述影像相机6之间，用于将所述对顶砧组件处的可见光反射至所述影像相机内。

由于所述全反射镜14设于所述第三分光镜9与所述影像相机6之间，可将所述对顶砧组件处的可见光反射至所述影像相机内。因此可将所述影像相机6设于该装置空间宽裕的位置处，节约了该装置的占用空间，提高了空间利用能力。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种金刚石对顶砧激光加热装置，其特征在于，包括：

光纤激光器(1)，所述光纤激光器(1)用于产生加热激光束，所述加热激光束用于加热对顶砧组件；

黑体辐射计(2)，所述黑体辐射计(2)设于所述对顶砧组件处，用于测量所述对顶砧组件处的温度。

2.根据权利要求1所述的金刚石对顶砧激光加热装置，其特征在于，还包括：

指示激光器(3)，所述指示激光器(3)用于产生指示激光束，所述指示激光束用于校准所述对顶砧组件上待加热位置；

第一分光镜(4)，所述第一分光镜(4)设于所述光纤激光器(1)与所述对顶砧组件之间，用于透射所述指示激光束和所述加热激光束。

3.根据权利要求2所述的金刚石对顶砧激光加热装置，其特征在于，还包括第一聚焦透镜(5)，所述第一聚焦透镜(5)设于所述第一分光镜(4)与所述指示激光器(3)之间。

4.根据权利要求3所述的金刚石对顶砧激光加热装置，其特征在于，还包括：

影像相机(6)，所述影像相机(6)用于收集对顶砧组件处的可见光；

第二分光镜(7)，所述第二分光镜(7)设于所述第一聚焦透镜(5)与所述指示激光器(3)之间，用于透射指示激光束和所述顶砧组件处的可见光。

5.根据权利要求4所述的金刚石对顶砧激光加热装置，其特征在于，还包括：

CCD摄像机(8)，所述CCD摄像机(8)用于收集对顶砧组件处的红外光；

第三分光镜(9)，所述第三分光镜(9)设于所述第二分光镜(7)与所述CCD摄像机(8)之间，用于透射所述对顶砧组件处的红外光，并反射对顶砧组件处的可见光。

6.根据权利要求5所述的金刚石对顶砧激光加热装置，其特征在于，还包括第二聚焦透镜(10)，所述第二聚焦透镜(10)设于所述第三分光镜(9)与所述CCD摄像机(8)之间。

7.根据权利要求6所述的金刚石对顶砧激光加热装置，其特征在于，还包括照明光源(11)，所述照明光源(11)用于补充对顶砧组件处的可见光和对顶砧组件处的红外光的强度。

8.根据权利要求2-7中任意一项所述的金刚石对顶砧激光加热装置，其特征在于，还包括第三聚焦透镜(12)，所述第三聚焦透镜(12)设于所述第一分光镜(4)与所述对顶砧组件之间。

9.根据权利要求8中所述的金刚石对顶砧激光加热装置，其特征在于，还包括扩束镜(13)，所述扩束镜(13)设于所述光纤激光器(1)与所述第三聚焦透镜(12)之间，用于去除加热激光束的发散角。

10.根据权利要求6或7所述的金刚石对顶砧激光加热装置，其特征在于，还包括全反射镜(14)，所述全反射镜(14)设于所述第三分光镜(9)与所述影像相机(6)之间，用于将所述对顶砧组件处的可见光反射至所述影像相机内。

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