简述静高压的装置及其优缺点

第一题
静态高压的产生装置主要有活塞-圆筒装置、Bridgeman 压机、压砧-圆筒装置、多压砧装置和金刚石对顶砧装置等。

这些设备中必须包含能够移动的部件以压缩其中的物质产生高压,而且和高压腔体物质接触的部分要具有比这种物质高的硬度。

以上提到的静态高压产生设备产生高压的方式不同,所能达到的极限工作压力也不一样。

1 活塞-圆筒装置
活塞-圆筒装置的优点有:可以提供一个较大的压力腔,在压力腔中放出较多的样品;通过施加在活塞上的力和活塞端面的面积可以精确标定压力;方便引入加温设备等。

但是该装置所能产生的压力不高。

目前活塞-圆筒装置广泛的应用于5GPa 以下样品的合成、性质的研究。

2 Bridgman 压机
利用这种装置,施加在样品上的压力很容易突破10GPa,这种设备的极限工作压力可以达到17.5GPa。

虽然Bridgman 压机极限工作压力得到了提高且更易于操作,但是这种装置的样品腔比较小,样品比较薄。

3 压砧-圆筒装置
Belt 型压砧-圆筒装置的压砧比较大,甚至可以达到1000cm3,最高使用压力可以达到16GPa,可靠使用压力为8GPa。

4多压砧装置
多压砧装置的高压腔体积要明显大于前面的装置,而且从多方面同时加压使得压力更加均匀。

5金刚石对顶砧
金刚石对顶砧装置实际上是一种Bridgman 压机,压砧材料为单轴金刚石。

金刚石对顶砧具有结构简单、体积小、重量轻和操作方便的特点。

在金刚石对顶砧装置中,目前使用最广泛的是红宝石标压技术。

这种方法是根据红宝石的R1 荧光线波长随压力的变化关系进行标压的。

[28]这种方法的优点是标压快,高压下的精度比较高。

其缺点是,1GPa 以下的测压精度很差,一般在1GPa 以下采用半导体荧光标压方法;红宝石的荧光线具有温度效应,因此红宝石标压的方法在高温条件下不能使用,需要使用其他标压方法代替。

参考文献
1王福龙，贺瑞威等基于铰链六面顶压机的二级6-8型大腔体静高压装置，物理学报
2 王文丹贺端威王海阔等二级6—8 型大腔体装置的高压发生效率机理研究物理学报
3何飞，贺端威马迎功等二级６－８型静高压装置厘米级腔体的设计原理与实验研究
高压物理学报
4王海阔、贺端威基于国产六面顶压机的二级6-8型大腔体静高压装置(上) 超硬材料工程。