[实用新型]人造金刚石合成参数测试仪

说明书

本实用新型涉及人造金刚石合成参数测试技术领域。

人造金刚石合成过程中，无法直接测量超高压合成腔内的压力和温度数值，而是通过测量合成压机施加给合成腔的油压及加热功率来确定人造金刚石的合成条件和参数。在实践中，目前普遍采用D26W动圈式功率表测量加热功率，其优点是测量装置简单，设备费用低，但也明显存在着一些不足的地方。其一，测量精度低。这种装置测量加热功率的精度只能达到0.5瓦。本实用新型的设计者用铂铑——铂电偶对超高压合成腔内温度与外加电功率进行测量校正，发现加热功率变化0.5瓦时（此数系功率表读数），其合成腔内温度变化△T＝100℃，而人造金刚石的合成温度变化范围约61℃。可见，测量误差将导致合成腔内温度的大幅度偏差。其二，低功率测试困难，所测得的功率不能完全真实地代表合成腔所获得的加热功率（参看附图1）。由于D26W功率表在低功率测量时，相对误差极大，因此功率表都是从大电流变压器T₂的输入端取得电压数据，从互感器取得电流数据。这样所测得的功率必然包含变压器T₂、加热铜带、顶锤及合成腔等整个大电流加热系统所消耗的功率。而加热电流很大，约2000A，合成腔电阻很小，合成腔以外的其他部份功率消耗相对很大，不能忽略不计。这样，所测得的功率不能很好地反映合成腔内的温度变化，给金刚石合成条件的控制带来了困难，至使工厂生产的重复性差。

本实用新型采用全集成化电路，对测量信号进行电子放大，计算处理及数字显示，完全克服了已有技术的缺点，其精度比已有技术至少提高一个数量级，并能获得真实反映腔体温度的加热“内耗功率”。同时，测量线性、读数准确性及功率测量的重复性都比已有技术有明显提高。特别是本实用新型能够准确地测定合成腔内电阻率参数，这是已有技术所不能够测试的。合成腔内的电阻率的变化，是合成腔内石墨向金刚石转换的外部信息，通过它的测量，能了解到触媒金属向石墨的渗透，金刚石的成核、生长等重要情报，对于从事人造金刚石合成的科研，本实用新型是极有力的工具。

本实用新型的目的在于避免已有技术的不足之处，而提供一种能直接从靠近合成腔两端的顶锤处取得电压数据，然后进行低功率精确测量，可测定人造金刚石合成液压机加热系统加给超高压合成腔的“内耗功率”、电流、电压及合成腔样品的电阻率等合成参数的测试仪。