Низкотемпературная оптическая камера высокого давления

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С ою з С оветск их

Социалистмческнх

Республик р>987480

//.

/.

«ф (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12. 12. 80 «21) 3230352/18-25 (И) М. Кл.з с присоединением заявки HP

6 01 0 21/03

Государственным комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 07.01.83. Бюллетень HP 1

Дата опубликования описания 07.0133

ДЗ) УДК 535. 242 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.A.Âîëîøèí и А.И.Касьянов

1i3 "- -.

Ф

1 г -. 1,., : .; ;

Донецкий физико-технический институт АН Укр хттяекей.-ССВ „. (71) Заявитель (54) НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ОПТИЧЕСКАЯ КАМЕРА

ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области оптических измерений и предназначено, главным образом, для проведения научных исследований спектральных характеристик твердых тел в условиях высоких давлений при температуре жидкого гелия (4,2 К).

Известна оптическая камера высокого давления для оптической .спектроскопии при температуре жидкого азота.

Однако поскольку влияние высокого давления при гелиевых температурах накладывает специфические требования к конструкции и материалам камеры, данную оптическую камеру невозможно испольэовать для проведения исследований при температуре жидкого гелия.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является низкотемпературная оптическая камера высокого давления, содержащая ступень сжатия по типу цилиндр-поршень, включающую в себя соосно расположенные корпус, вставку, два противоположно направленных. поршня, имеющие прозрачные окна нз монокрнсталла хлорида натрия, зафиксированные в сжатом состоянии прозрачными пуансонами иэ лейкосапфира, и передающую давление твер дую рабочую среду. ,Недостатком этого устройства является то, что максимально достижимое давление при его использовании не превышает 35 кбар, поскольку при более высоких давлениях наблюдается разрушение камеры.

Целью изобретения является повышение максимального уровня достигаемо"

ro давления до величины не менее

50 кбар..

С этой целью низкотемпературную оптическую камеру высокого давления-, содержащую ступень сжатия по типу цилиндр-поршень, включающую в себя соосно расположенные корпус, встав ку, два противоположно направленных поршня, имеющих прозрачные окна из монокристалла хлорида натрия, зафиксированные в сжатом состоянии прозрачными пуансонами из лейкосапфира, и передающую давление твердую рабочую среду, дополнительно ввеЖена раз25 мещенная сосна корпусу в центре передающей давление твердой рабочей среды вторая ступень сжатия по типу цилиндр-поршень, содержащая вставку в виде шара с центральным осевым отверЗ() давнем переменного вдоль оси сечения.

987480 имеющим крайние конические части и центральную цилиндрическую часть, два поршня с цилиндрическими отверстиями, заполненными монокристаллами хлорида натрия, и передающую давление на образец твердую рабочую среду, причем поршни с цилиндрическими отверстия ли вставлены в крайние конические части центрального осевого отверстия вставки через прокладки из более мягкого галогенида, а передающая давление на образец твердая рабочая среда выполнена в виде прокладок из более жестких галогенидов и расположена в центральной цилиндрической части цент10 рального осевого отверстия вставки.

На фиг. 1 показана схема низкотем-. пературной оптической, камеры высокого давления на фиг. 2 — схема второй ступени сжатия по типу цилиндрпоршень, узел I на фиг. 1.

Низкотемпературная оптическая камера содержит корпус 1, выполненный из бериллиевой бронзы, хорошо работающей в условиях температуры жидко- го гелия, внутри которого соосно расположены вставка 2, два подвижных поршнях 3, имеющих прозрачные окна 4 из монокристаллов хлорида натрия, на внешних сторонах поршней расположены прозрачные пуансоны 5 из лейкосапфира, прокладки 6 из индия, прижимные 30 втулки 7 и гайки 8 для поддерживания постоянного давления на прозрачные пуансоны 5, нажимные пуансоны 9, гай" ки 10 для фиксации давления. Поршни

3 могут перемещаться по направляю- Ç5 щим 11.

Передающая1 давление твердая рабочая среда выполнена в виде набора прокладок 12 и 13 из кристаллов галогенида. для измерения температуры 40 в зоне исследуемого образца предусмот рен специальный карман 14, в который вводят термопару.

В центре передающей давление твердой рабочей среды размещена вставка

15 второй ступени сжатия по типу цилиндр-поршень.

Вставка имеет форму шара (фиг. 2) с центральным осевым отверстием переменного вдоль оси сечения.

В крайние конические части центрального осевого отверстия вставки вставлены поршни 16, имеющие цилиндрические отверстия, в которые вставлены прозрачные окна 17, выполненные 55 из монокристалла .хлорида натрия. Между окнами 4 поршней внешней ступени сжатия 9 и окнами 17 поршней второй ступени сжатия имеются соединитель« ные прокладки 18. 60

Исследуемый образец 19 и манометр

20 из рубина помещаются внутри передающей давление на образец твердой рабочей среды, образованной прокладками 21 и 22 из более жестких галоге- 5 нидов (хлорида натрия и хлорида лития), расположенной в центральной цилиндрической части центрального осевого отверстия вставки.

Поршни 16 вставлены в крайние, конические части центрального осевого отверстия. вставки 15 через прокладки 22 иэ мягкого галогенида бромида калия, Сборка низкотемпературной оптической камеры высокого давления и ее работа осуществляются следующим образом.

Поршень 3 ставится на гайку 10 для фиксации давления.

На торец поршня 3 кладут прокладку. 13 ыз галогенида и соединительную прокладку 18, затем ставят поршень

16 второй ступени. На поршень 16 одевают прокладку 12 из монокристалла галогенида, являющуюся одной из половин детали рабочего объема, и прокладку 23 из мягкого гелогенида. На прокладку 23 ставят вставку 15 второй ступени сжатия и заполняют рабочий объем второй ступени сжатия, последовательно помещая во вставку 15 прокладки 21, 22 и 21,и-следуемый образец 19, прокладку 21, манометр 20 иэ рубина, прокладки 21, 22 и 21.

Затем последовательно ставят вторую прокладку 23 из мягкого галогенида, второй поршень 1.6 второй ступени, вторую прокладку 12 из монокристалла галогенида, соединительную прокладку 18 и прокладку из галогенида 13.

После этого надевают корпус 1 и навинчивают его на .гайку 10. для фиксации давления до тех пор, пока вставка 15 второй ступени сжатия не окажется посредине корпуса 1. Затем ставится. второй поршень 3 и ввинчивается вторая гайка 10 для фиксации давления.

После этого вставляются нажимные пуансоны 9 и помещают камеру под пресс. Создают давление, фиксируют его гайками 10 для фиксации давления, удаляют нажимные пуансоны 9 и помещают низкотемпературную оптическую камеру высокого давления в криостат.

В процессе набора давления оно повышается одновременно в обеих ступенях сжатия (во внешней от 0 до

20 кбар, а во внутренней от 0 до

50 кбар).

Таким образом, при максимальном рабочем давлении вторая ступень сжа тия находится под давлением со стороны внешней ступени сжатия 20 кбар.

Подвижность обоих поршней внешней ступени сжатия и относительная жесткость прокладок иэ кристаллов галоге" индов, образующих твердую рабочую среду внешней ступени, позволяют достичь для этой среды условия гидростатичности.

987480

Таким образом, использование предложенной ниэкотемпературной оптической камеры высокого давления позволяет повысить максимальный уровень достижимого давления при оптических измерениях при температуре жидкого гелия до величины не менее 50 кбар.

Формула изобретения

t0

Низкотемпературная оптическая ка«мера высокого давления, содержащая ступень сжатия по типу цилиндр-пор шень, включающую в себя соосно расположенные корпус, вставку, два протн- f5 воположно направленных поршня, имеющих прозрачные окна иэ монокристалла хлорида натрия, зафиксированные в сжатом состоянии прозрачными пуансонами из лейкосапфира, и передающую 7п давление твердую рабочую среду, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения максимального уровня дости жимого давления до величины не менее

50 кбар, в иее дополнительно введена размещенная соосно с- корпусом в .цент ре передающей давление твердой рабочей среды вторая ступень сжатия по типу цилиндр-поршень, содержащая вставку

I в виде шара с центральным осевым отверстием переменного вдоль оси сечения,ю еющим крайние конические части и центральную цилиндрическую часть, два поршня с цилиндрическими отверстиями,заполненными монокристаллами хлорида натрия,и передающую давление на образец твердую рабочую среду, причем поршни с цилиндрическими отверстиями вставлены в крайние конические части центрального осевого отверстия вставки через прокладки из более мягкого галогенида, а передающая давление на образец твердая рабочая среда выполнена в виде прокладок из более жестких галогенидов и расположена в центральной цилиндрической части центрального осевого отверстия вставки.

Источники информации, .принятые во внимание при экспертизе

1. Волошин В.А., Савуцкий A.È. Аппаратура для оптических исследований при высоких давлениях. Физические исследования при высоких давлениях. Таллин ° .Иэ-во AH Эстонской ССР, 1977, с. 65-7 1 . .

2. Волошин В.А., Касьянов А.И.

Низкотемпературная оптическая камера высокого давления. ПТЭ. -l980, Ю 203, с. 203 - 206 (прототип) °