RU95400U1 - Симметричная немагнитная камера высокого давления с алмазными наковальнями - Google Patents
Симметричная немагнитная камера высокого давления с алмазными наковальнями Download PDFInfo
- Publication number
- RU95400U1 RU95400U1 RU2010103636/22U RU2010103636U RU95400U1 RU 95400 U1 RU95400 U1 RU 95400U1 RU 2010103636/22 U RU2010103636/22 U RU 2010103636/22U RU 2010103636 U RU2010103636 U RU 2010103636U RU 95400 U1 RU95400 U1 RU 95400U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piston
- support
- diamond anvils
- pressure chamber
- symmetric non
- Prior art date
Links
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
1. Симметричная немагнитная камера высокого давления с алмазными наковальнями, содержащая опору, поршень, пружину и алмазные наковальни, между которыми размещена прокладка, отличающаяся тем, что в поршне выполнены сквозные отверстия, в которые входят направляющие стержни, неподвижно закрепленные в опоре, в поршне и опоре по оси выполнены конические каналы, образующие апертуру, предназначенную для прохождения тестирующего излучения, в смежно расположенных секциях поршня и опоры выполнены цилиндрические выточки, в которых установлены подпятники, на подпятниках размещены алмазные наковальни, а пружина установлена между фланцем поршня и накидной гайкой, сопрягающейся по резьбе с опорой. ! 2. Симметричная немагнитная камера высокого давления с алмазными наковальнями по п.1, отличающаяся тем, что угол апертуры находится в пределах от 22 до 50°. ! 3. Симметричная немагнитная камера высокого давления с алмазными наковальнями по п.1, отличающаяся тем, что подпятники выполнены из оптически прозрачного материала, например сапфира. ! 4. Симметричная немагнитная камера высокого давления с алмазными наковальнями по п.1, отличающаяся тем, что опора, поршень, направляющие стержни и накидная гайка выполнены из сплава 40 ХНЮ или бериллиевой бронзы БР2.
Description
В настоящее время весьма перспективными новыми материалами являются оксиды переходных металлов, которые представляют собой очень широкий класс соединений с разнообразными физическими свойствами, важными как для фундаментальной науки, так и для практического применения. К этому классу относятся и высокотемпературные сверхпроводники, и материалы с чрезвычайно высоким магнитосопротивлением, мультиферроики, материалы для спинотроники и оптоэлектроники, различные магнитные и магнитооптические кристаллы. Кроме того, к этой группе соединений относятся смешанные оксиды железа и перовскиты, которые представляют чрезвычайный интерес для геофизики.
Одним из интересных свойств этих материалов является наличие в них переходов металл-диэлектрик, вызванных, например, изменением концентрации носителей (допирование) или приложением внутреннего (замещение ионов) или внешнего давления. С помощью приложения внешнего давления становится возможным управлять корреляционными эффектами, что обеспечивает управление магнитными, структурными, электронными, оптическими и транспортными свойствами твердых тел. Однако величина критического давления, при котором происходят такие превращения очень велика. Например, для монооксидов 3d - металлов критическое давление составляет 2-3 Мбар. Достижение столь высоких значений давления стало возможным только с развитием техники высоких давлений на основе камер высокого давления с алмазными наковальнями.
Известна камера высокого давления с алмазными наковальнями, содержащая поршень, пружину и алмазные наковальни, между которыми размещена прокладка (заявка на изобретение RU №200711533, «Камера высокого давления с алмазными наконечниками», МПК G01L 7/00, опубликована 10.10.2008 г.).
К числу недостатков известного устройства можно отнести следующее. Данная камера, в основном, предназначена для исследований при низких температурах и в сверхсильных магнитных полях. Поэтому она имеет малые размеры (диаметр порядка 10-13 мм), что не позволяет реализовать схему с симметричным вводом и выводом исследуемых излучений. Из-за малой входной угловой апертуры, например, оптическое излучение от лампы в экспериментах по поглощению света может быть заведено в камеру с большими потерями, в результате чего чувствительность всего эксперимента резко падает. Вторым недостатком известной камеры, которая выполнена по несимметричной схеме, является невозможность увеличения за счет поворота (вдоль оси перпендикулярной камере) углового диапазона в экспериментах по рентгеновской дифракции. Третьим серьезным недостатком является отсутствие возможности использования сменных опор для алмазных наковален, что резко ограничивает круг проводимых с помощью камеры экспериментов. Использование сменных опор невозможно из-за малых размеров камеры.
Задачей настоящей полезной модели является создание немагнитой камеры высокого давления с алмазными наковальнями, которая, будучи выполнена по симметричной схеме, обеспечивает преодоление недостатков известной конструкции.
Техническим результатом является создание камеры, которая отличается существенно большей угловой апертурой в осевом направлении. Такая геометрия сильно увеличивает угловой диапазон в экспериментах по рентгеновской дифракции, а также увеличивает мощность заводимого и анализируемого светового сигнала в оптических экспериментах, что принципиально повышает их чувствительность. Кроме того, симметричная геометрия камеры для входных и выходных сигналов позволяет использовать несимметричный разворот, при котором можно увеличить угол наблюдаемых рентгеновских рефлексов в два раза. Возможность использовать в предлагаемой полезной моделе сменных опор для наковален в зависимости от типа эксперимента существенно расширяет диапазон проводимых исследований.
Поставленная задача и необходимый технический результат достигаются тем, что в камере высокого давления с алмазными наковальнями, которая содержит поршень, пружину и алмазные наковальни, между которыми размещена прокладка, в поршне выполнены сквозные отверстия. В эти отверстия входят направляющие стержни, неподвижно закрепленные в опоре. В поршне и опоре по оси выполнены конические каналы, образующие апертуру, предназначенную для прохождения тестирующего излучения, в смежно расположенных секциях поршня и опоры выполнены цилиндрические выточки, в которых установлены подпятники. На подпятниках размещены алмазные наковальни, а пружина установлена между фланцем поршня и накидной гайкой, сопрягающейся по резьбе с опорой. Угол апертуры находится в пределах от 22° до 50°. Подпятника могут быть выполнены из оптически прозрачного материала, например, сапфира. Все конструкционные детали камеры выполняют из немагнитных материалов.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется фигурами, где:
на фиг.1 схематично представлена конструкция симметричной немагнитной камеры высокого давления с алмазными наковальнями;
на фиг.2 - показана схема узла «А» фиг.1;
на фиг.3 - фотография деталей предлагаемой симметричной немагнитной камеры высокого давления с алмазными наковальнями.
на фиг.4 - диаграмма изменения давления внутри камеры при изменении температуры.
Предлагаемая камера содержит опору 1, в которой установлены направляющие стержни 2. По направляющим стержням 2 с возможностью перемещения размещен поршень 3, на фланец которого опирается пружина 4. Противоположный конец пружины упирается в буртик накидной гайки 5, которая на резъбе крепится к опоре 1. В смежно расположенных секциях поршня 3 и опоры 1 выполнены цилиндрические выточки, в которых установлены подпятники 6. Камера монтируется на рабочем столе 7 с помощью штифтов 8.
Алмазные наковальни 9 (фиг.2) размещают на сменных подпятниках 6. Между наковальнями 9 размещена прокладка 10. Объем, ограниченный торцами наковален и внутренней поверхностью отверстия в прокладке, образует рабочую камеру, в который создают давление необходимое для проведения экспериментов над образцом 12. В рабочей камере также размещают несколько микрокристаллов рубина 13, которые являются датчиками давления. Внешний вид основных деталей симметричной немагнитной камеры высокого давления с алмазными наковальнями представлен на фотографии (фиг.3). Все детали камеры выполняют из немагнитных материалов, например, из сплава 40 ХНЮ, бериллиевой бронзы БР2.
Камера работает следующим образом. К поршню 3 прикладывают внешнее усилие с целью его перемещения и передачи усилия на алмазные наковальни 9. Усилие, условно показанное на фиг.1 как «Р», создаются путем поворота накидной гайки 5. При этом внутренний фланец гайки 5, надавливая на торец пружины 4, сжимает ее. Пружина 4 в свою очередь передает усилие на поршень 3. В принципе усилие может быть приложено и непосредственно к верхнему торцу поршня 3 с последующей фиксаций усилия путем подтягивания накидной гайки 5. Пружина обеспечивает равномерное "мягкое" нагружение алмазных наковален и увеличение хода при нагружении, что позволяет надежно контролировать величину нагрузки.
В конечном счете нагрузка передается к двум алмазным наковальням, имеющим классическую коническую огранку со срезанной вершиной - торцем, образующим рабочую площадку. Между двумя рабочими площадками предварительно размещают прокладку 10 из жесткого материала (например, рения, закаленной стали и т.д.) с отверстием. Рабочую камеру (объем, ограниченный торцами наковален и внутренней поверхностью отверстия в прокладке и содержащий испытуемый образец 12 и монокристаллы рубина), заполняют предварительно средой, передающей давление. В качестве такой среды могут быть применены, например, спирты, минеральное масло, сжиженные газы, такие как аргон, гелий, азот. В зависимости от диаметра рабочей площадки при одном и том же усилии может быть достигнуто разное давление.
После того как необходимое усилие будет создано внешнюю нагрузку «Р» снимают, но при этом усилие, приложенное к алмазным наковальням, остается за счет деформации пружины. Далее устройство с зафиксированным усилием перемещают на экспериментальную установку.
То, что предлагаемая камера высокого давления выполнена по симметричной схеме т.е конические отверстия в поршне и основании симметричны, позволяет существенно увеличить угловую апертуру в осевом направлении (от 22 до 50 градусов). Такая геометрия сильно увеличивает угловой диапазон в экспериментах по рентгеновской дифракции, а также увеличивает мощность заводимого и анализируемого светового сигнала в оптических экспериментах (на фиг.1 тестирующее излучение показано стрелками), что принципиально повышает их чувствительность. Кроме того, симметричная геометрия камеры для входных и выходных сигналов позволяет использовать несимметричный разворот, при котором можно увеличить угол наблюдаемых рентгеновских рефлексов в два раза. Возможность использовать сменные подпятники для наковален также обеспечивает расширение круга проводимых экспериментов.
Камера выполняется из немагнитных сплавов, что позволяет производить эксперименты по изучению магнитных свойств образцов. Камера была испытана при низких температурах и показала высокую стабильность давления при охлаждении (и нагреве) в диапазоне температур 3.5-300 К (фиг.4), что является очень важным свойством в экспериментах по изучению электросопротивления, где производятся температурные сканирования при фиксированном давлении. Камера также была испытана до давления 1.5 Мбар и температуры 4000 К (при лазерном нагреве). В этой серии экспериментов была показана высокую стабильность ее работы и надежность получаемых результатов.
Камера может быть использована для научно-поисковых и научно-технологических исследований веществ в экстремальных условиях (сверхвысокие давления (до 2.5 Мбар) и высокие температуры (до 4000 К)), а также для синтеза образцов новых материалов в условиях высоких давлений и температур. В камере можно проводить следующие типы исследований: рентгеновскую дифракцию, Мессбауэровскую спектроскопию (обычную и синхротронную), оптические измерения (поглощение, отражение, люминесценция, комбинационное рассеяние света, Бриллюэновская спектроскопия и т.д.), электро-резистивные измерения, измерения при низких температурах и в сильных магнитных полях, всевозможные спектроскопические типы экспериментов в рентгеновском диапазоне во множестве появившиеся в последнее время на синхротронах третьего поколения (например, рентгеновская эмиссионная спектроскопия высокого разрешения).
Приведенные информация свидетельствует о промышленной применимости предлагаемой полезной модели.
Claims (4)
1. Симметричная немагнитная камера высокого давления с алмазными наковальнями, содержащая опору, поршень, пружину и алмазные наковальни, между которыми размещена прокладка, отличающаяся тем, что в поршне выполнены сквозные отверстия, в которые входят направляющие стержни, неподвижно закрепленные в опоре, в поршне и опоре по оси выполнены конические каналы, образующие апертуру, предназначенную для прохождения тестирующего излучения, в смежно расположенных секциях поршня и опоры выполнены цилиндрические выточки, в которых установлены подпятники, на подпятниках размещены алмазные наковальни, а пружина установлена между фланцем поршня и накидной гайкой, сопрягающейся по резьбе с опорой.
2. Симметричная немагнитная камера высокого давления с алмазными наковальнями по п.1, отличающаяся тем, что угол апертуры находится в пределах от 22 до 50°.
3. Симметричная немагнитная камера высокого давления с алмазными наковальнями по п.1, отличающаяся тем, что подпятники выполнены из оптически прозрачного материала, например сапфира.
4. Симметричная немагнитная камера высокого давления с алмазными наковальнями по п.1, отличающаяся тем, что опора, поршень, направляющие стержни и накидная гайка выполнены из сплава 40 ХНЮ или бериллиевой бронзы БР2.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010103636/22U RU95400U1 (ru) | 2010-02-04 | 2010-02-04 | Симметричная немагнитная камера высокого давления с алмазными наковальнями |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010103636/22U RU95400U1 (ru) | 2010-02-04 | 2010-02-04 | Симметричная немагнитная камера высокого давления с алмазными наковальнями |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU95400U1 true RU95400U1 (ru) | 2010-06-27 |
Family
ID=42684054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010103636/22U RU95400U1 (ru) | 2010-02-04 | 2010-02-04 | Симметричная немагнитная камера высокого давления с алмазными наковальнями |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU95400U1 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2623778C1 (ru) * | 2016-01-29 | 2017-06-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики высоких давлений им. Л.Ф. Верещагина Российской академии наук (ИФВД РАН) | Устройство высокого давления с алмазными наковальнями |
| CN108318328A (zh) * | 2018-04-03 | 2018-07-24 | 中国民航大学 | 一种基于金刚石对顶砧压机的四轴联动加压设备 |
| CN109444191A (zh) * | 2018-11-27 | 2019-03-08 | 金华职业技术学院 | 一种脉冲激光加热的高压样品测试方法 |
| CN112415055A (zh) * | 2020-10-10 | 2021-02-26 | 牡丹江师范学院 | 基于金刚石对顶砧的综合原位电输运测量方法 |
-
2010
- 2010-02-04 RU RU2010103636/22U patent/RU95400U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2623778C1 (ru) * | 2016-01-29 | 2017-06-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики высоких давлений им. Л.Ф. Верещагина Российской академии наук (ИФВД РАН) | Устройство высокого давления с алмазными наковальнями |
| CN108318328A (zh) * | 2018-04-03 | 2018-07-24 | 中国民航大学 | 一种基于金刚石对顶砧压机的四轴联动加压设备 |
| CN108318328B (zh) * | 2018-04-03 | 2023-04-18 | 中国民航大学 | 一种基于金刚石对顶砧压机的四轴联动加压设备 |
| CN109444191A (zh) * | 2018-11-27 | 2019-03-08 | 金华职业技术学院 | 一种脉冲激光加热的高压样品测试方法 |
| CN109444191B (zh) * | 2018-11-27 | 2023-08-11 | 金华职业技术学院 | 一种脉冲激光加热的高压样品测试方法 |
| CN112415055A (zh) * | 2020-10-10 | 2021-02-26 | 牡丹江师范学院 | 基于金刚石对顶砧的综合原位电输运测量方法 |
| CN112415055B (zh) * | 2020-10-10 | 2023-06-13 | 牡丹江师范学院 | 基于金刚石对顶砧的综合原位电输运测量方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Naumov | Low-temperature spectroscopy of organic molecules in solid matrices: from the Shpol'skii effect to laser luminescent spectromicroscopy for all effectively emitting single molecules | |
| Dubrovinskaia et al. | Terapascal static pressure generation with ultrahigh yield strength nanodiamond | |
| Boehler et al. | Large-volume diamond cells for neutron diffraction above 90 GPa | |
| RU95400U1 (ru) | Симметричная немагнитная камера высокого давления с алмазными наковальнями | |
| Eremchev et al. | Multifunctional far-field luminescence nanoscope for studying single molecules and quantum dots:(50th anniversary of the Institute of Spectroscopy, Russian Academy of Sciences) | |
| Silvera et al. | Metallic hydrogen | |
| Torres et al. | In situ scanning electron microscopy | |
| Michaels et al. | Determination of residual stress distributions in polycrystalline alumina using fluorescence microscopy | |
| Hartzler et al. | Evaluating laser-induced breakdown spectroscopy sensor technology for rapid source characterization of rare earth elements | |
| McMahon | High-pressure crystallography | |
| Myers et al. | Quantitative mapping of stress heterogeneity in polycrystalline alumina using hyperspectral fluorescence microscopy | |
| Zhu et al. | Spatiotemporal sectioning of two-photon fluorescence ellipsoid with a CsPbBr 3 nanosheet | |
| Lai et al. | Combination of solid phase extraction and surface-enhanced Raman spectroscopy for rapid analysis | |
| Fujiwara et al. | Germanium-vacancy centers in detonation nanodiamond for all-optical nanoscale thermometry | |
| Park et al. | Techniques for studying materials under extreme states of high energy density compression | |
| Kohli | Developments in imaging and analysis techniques for micro-and nanosize particles and surface features | |
| Zheng | Study and manipulation of photoluminescent NV color center in diamond | |
| Ono et al. | High-pressure study of FeS, between 20 and 120 GPa, using synchrotron X-ray powder diffraction | |
| Wakamatsu et al. | Compressional wave velocity for iron hydrides to 100 gigapascals via picosecond acoustics | |
| Liu et al. | Determination of boron in aqueous solution using a method combining laser ablation molecular isotopic spectrometry with molecular laser-induced fluorescence and isotopic dilution | |
| Geng et al. | Spectroscopic route to monitoring individual surfactant ions and micelles in aqueous solution: A case study | |
| Liu et al. | Compressive behaviors of bcc bismuth up to 55 GPa | |
| Zinkle et al. | Advances in microstructural characterization | |
| Schneider et al. | Single molecule FRET investigation of pressure-driven unfolding of cold shock protein A | |
| Choi et al. | A hydrogen gas concentration measurement method using the Raman lidar system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20110205 |