(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210763050.X (22)申请日 2022.06.29 (71)申请人 中国工程物理研究院核物理与化学 研究所 地址 621999 四川省绵阳市绵山路64 号 (72)发明人 房雷鸣　韩铁鑫　陈喜平　孙光爱　 谢雷　牛国梁　孙嘉程　 (74)专利代理 机构 中国工程物理研究院专利中 心 51210 专利代理师 任正平 (51)Int.Cl. G01N 3/02(2006.01) G01N 3/04(2006.01) G01N 3/06(2006.01) G01N 3/08(2006.01)B01J 3/06(2006.01) (54)发明名称 一种六面顶压 机高压超 声装置 (57)摘要 本发明公开了一种六面顶高压超声测量装 置， 包括铰链式六面顶压机顶锤、 二级压砧、 高压 组装、 超声信号发生器、 示波器、 绝缘片。 二级压 砧为为8个碳化钨立方块组成的立方体组件， 每 个立方块带有两个形状为正三角形的切角， 并且 为体对角线布置； 二级压砧的六个面分别与6个 顶锤一一对应接触； 二级压砧中心位置有由8个 切角合围而成的八面体空间， 所述八面体空间内 用于放置高压组装； 通过顶锤之间的空隙引线， 并在其中一个立方块背面贴有换能片， 并配合合 适的高压组装完成超声回路构建， 从而实现高压 超声测量。 本发 明立足于国产铰链式六面顶实现 了二级压砧加载和超声测量， 大大拓宽了国产铰 链式六面顶的使用范围， 降低了试验成本 。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 115060575 A 2022.09.16 CN 115060575 A 1.一种六面顶压机高压超声测量装置， 其特征在于， 所述装置包括铰链式六面顶压机 顶锤、 二级压砧、 高压组装、 密封边、 LiNbO3换能片、 超声信号发生器及 示波器； 二级压砧为8 个碳化钨立方块组成的立方体组件， 每个立方块带有两个切角， 切角形状为正三角形， 并且 两个切角为体对角线布置； 二级压砧的六个面分别与铰链式六面顶压机上 的6个顶锤一一 对应接触； 所述二级压砧中心 位置有由8 个切角合围而成的八面体空间， 所述八面体空间内 用于放置高压组装； 二级压砧外围其中 ‑个切角平面上粘贴有LiNbO3换能片， LiNbO3换能片 与超声信号发生器及示波器相连； 所述高压组装包括八面体形状的传压介质、 处于传压介 质内部的套管以及位于套管内部的缓冲棒、 样品、 样品周围及背面的垫层、 堵头； 所述缓冲 棒与粘贴LiNbO3换能片的碳化钨立方块相接触； 所述二级压砧内部间隙并与高压组装贴合 处放置密封边； 粘贴LiNbO3换能片的切角及与高压组装接触的切角需要镜面抛光； 顶锤顶 压将力传递到二级压砧上， 二级压砧对八面体高压组装和密封边进行挤压， 在样品处形成 高压环境； 超声信号发生器产生的正弦脉冲电压， 通过LiNbO3换能片生成相应频率的超声 信号， 超声信号经过二级压砧和缓冲棒传递到样品上， 超声信号返回LiNbO3换能片时再次 转换为电信号并被示波器接收。 2.根据权利要求1所述的一种六面顶压机 高压超声测量装置， 其特征在于， 超声信号正 极即LiNbO3换能片与超声信号发生器之间的信号线由6个顶锤之间的空隙引出； 超声信号 负极与粘贴LiNbO3换能片的立方块相接触的顶锤相连； 二级压砧与顶锤之间设置有绝缘 片， 其中与负极相连的顶锤和粘贴L iNbO3换能片的立方块之间设置有铜片导 通。 3.根据权利要求1所述一种六面顶压机高压超声测量装置， 其特征在于， 顶锤通过设置 往复式增压器结合比例阀实现油压进行精确控制， 确保六个顶锤的高精度同步 性。 4.根据权利要求1所述的一种六面顶压机 高压超声测量装置， 其特征在于， 所述顶锤锤 面边长小于两倍碳化钨立方块的边长； 所述切角的边长与八面体高压组装边长之比为1∶ (1.5～2.5)。 5.根据权利要求4所述的一种六面顶压机 高压超声测量装置， 其特征在于， 所述顶锤锤 面边长为34mm， 所述碳化钨立方块的边长为18mm； 所述切角的边长范围(3～12)mm， 对应高 压组装的边长从(7～ 25)mm。 6.根据权利要求1所述的一种六面顶压机高压超声测量装置， 其特征在于， 所述套管、 堵头材质为氧化锆、 叶腊石或者六 方氮化硼， 垫层材质为锡、 聚四氟乙烯或者氯化钠。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115060575 A 2一种六面 顶压机高压超声装 置 技术领域 [0001]本发明属于静高压及高压物性研究领域， 具体涉及一种六面顶压机高压超声装 置。 背景技术 [0002]声速和弹性性质都是物质的固有属性， 通过对这些参数的具体量化研究有助于人 们从不同角度深刻认识物质世界。 通过高压下的声速测量可以得到各种弹性模量随压力和 温度的变化， 为物质在不同的温度压力条件下的使用提供了科 学参考。 [0003]自20世纪50年代以来， 超声干涉技术已广泛用于固体和 液体材料的弹性研究。 多 年来， 已经开发出了多种测量声波走时的方法， 例如脉冲回波重叠(PEO)， 相位比较(PC)和 脉冲叠加(PSP)方法。 其中， 脉冲回波重叠(PEO)方法在高压超声技术中被广泛使用。 近年 来， 随着大腔体静高压技术的发展， 可以产生超过10 GPa的压力， 为 10GPa以上压力的超声测 量提供了可能。 从20世纪90年代初期开始， Liebermann等人开始在多面顶大腔体压机中使 用干涉法在高压下进行超声波速度的测量。 Liebermann等人的设计已被广泛用于测量多面 顶压机中固体和液体的弹性波测量， 并进行了一系列的高压物性研究。 [0004]为了在静高压领域占得一席之地， 我国部分单位从国外订购了2 ‑6‑8型静高压装 置， 但一套2 ‑6‑8型静高压装置从几百万到几千万不等。 其成本高， 而且还得不到最新一代 的装置， 开展相关实验手段有限， 后续高压物性研究方面赶超国外更不可能。 国产铰链式六 面顶压机及其6 ‑8二级加载(6 ‑8型静高压装置)为我国具有自主知识产权的高压装置， 具有 加工和安装简单、 造价便宜、 维修及升级方便的优势。 因此， 发展基于国产铰链式六面顶压 机二级加载的高压超声装置， 为摆脱长期依赖 国外装备， 发展具有自主知识产权的静高压 超声装置具有十分重要的意 义。 发明内容 [0005]为达此目的， 提出了一种六面顶压 机高压超声装置 。 [0006]一种六面顶压机高压超声测量装置， 包括铰链式六面顶压机顶锤、 二级压砧、 高压 组装、 密封边、 LiNbO3换能片、 超声信号发生器及 示波器； 二级压砧为8个碳化钨立方块组成 的立方体组件， 每个立方块带有两个切角， 切角形状为正三角形， 并且两个切角成体对角线 布置； 二级压砧的六个面分别与铰链式六面顶压机上的6个顶锤一一对应接触； 所述二级压 砧中心位置有由8个切角合围而成的八面体空间， 所述八面体空间内用于放置高压组装； 二 级压砧外围其中一个切角平面上粘贴有LiNbO3换能片， LiNbO3换能片与超声信号发生器及 示波器相连； 所述高压组装包括八面体形状的传压介质、 处于传压介质内部的套管以及位 于套管内部的缓冲棒、 样品、 样品周围及背面 的垫层、 堵头； 所述缓冲棒与粘贴LiNbO3换能 片的碳化钨立方块相 接触； 所述二级压砧内部间隙并与高压组装贴合处放置密封边； 粘贴 LiNbO3换能片的切角及与高压组装接触的切角需要镜面抛光； 顶锤顶压将力传递到二级压 砧上， 二级压砧对八面体高压组装和密封边进行挤压， 在样品处形成高压环境； 超声信号 发说　明　书 1/4 页 3 CN 115060575 A 3