申請?zhí)枺?01710022269.3
       申請人：吉林大學
       發(fā)明人：張濤 李政 韓冰 陳祥文

       摘要： 本發(fā)明涉及一種高壓下物質居里溫度的測量系統及其測量方法，該系統中樣品放置在金剛石對頂砧的金屬封墊中央的樣品腔內，金剛石對頂砧的兩個金剛石壓緊樣品；激光器的光束經金剛石對頂砧聚焦于樣品；激勵線圈連接交流源的兩個電極，感應線圈套在金剛石對頂砧的其中一個金剛石上并靠近樣品；補償線圈與感應線圈平行放置在激勵線圈內部并且兩者串聯反接；鎖相放大器由交流源提供參考信號，同時接收感應線圈和補償線圈的磁感應信號并進行放大和檢測；樣品溫度測量裝置布置在靠近樣品的位置；鎖相放大器和樣品溫度測量裝置的輸出連接到信號采集及處理裝置。本發(fā)明實現了高壓下對物質居里溫度點的測量，拓寬了高壓下磁性測量的可測量參數的范圍。        主權利要求：1.一種高壓下物質居里溫度的測量系統，其特征在于包括激光器(11)，金剛石對頂砧(13)，由激勵線圈(21)、感應線圈(22)、補償線圈(23)和交流源(24)組成的信號探測部分，由樣品溫度測量裝置和鎖相放大器(34)組成的信號測量部分，信號采集及處理裝置(41)；樣品(1)放置在金剛石對頂砧(13)的金屬封墊(135)中央的樣品腔(1351)內，金剛石對頂砧(13)的兩個金剛石壓緊樣品(1)；激光器(11)的光束經金剛石對頂砧(13)其中一個金剛石托塊上的觀測窗口聚焦于樣品(1)；激勵線圈(21)連接交流源(24)的兩個電極，感應線圈(22)套在金剛石對頂砧(13)的其中一個金剛石上并靠近樣品(1)；補償線圈(23)與感應線圈(22)平行放置在激勵線圈(21)內部并且兩者串聯反接；鎖相放大器(34)由交流源(24)提供參考信號，同時接收感應線圈(22)和補償線圈(23)的磁感應信號并進行放大和檢測；樣品溫度測量裝置布置在靠近樣品(1)的位置；鎖相放大器(34)和樣品溫度測量裝置的輸出連接到信號采集及處理裝置(41)。
       2.根據權利要求1所述的高壓下物質居里溫度的測量系統，其特征在于所述感應線圈(22)和補償線圈(23)關于激勵線圈(21)中心對稱，并且兩者的繞制參數一致。
       3.根據權利要求1所述的高壓下物質居里溫度的測量系統，其特征在于所述樣品溫度測量裝置采用熱電偶(33)，熱電偶(33)貼在金剛石對頂砧(13)的靠近樣品(1)的位置，其輸出連接到信號采集及處理裝置(41)。
       4.根據權利要求1所述的高壓下物質居里溫度的測量系統，其特征在于所述樣品溫度測量裝置采用光譜儀(35)，光譜儀(35)的光路對準金剛石對頂砧(13)另一個金剛石托塊的觀測窗口，其輸出連接到信號采集及處理裝置(41)。
       5.根據權利要求1所述的高壓下物質居里溫度的測量系統，其特征在于還包括電磁鐵、特斯拉計(31)；樣品(1)、金剛石對頂砧(13)和信號探測部分布置在電磁鐵的兩個極頭(121、122)之間的空間；特斯拉計(31)的霍爾探頭固定安置在電磁鐵的一個極頭上，且其輸出連接到信號采集及處理裝置(41)。
       6.根據權利要求5所述的高壓下物質居里溫度的測量系統，其特征在于還包括溫度傳感器(32)；溫度傳感器(32)固定安置在電磁鐵的一個極頭上，其輸出連接到信號采集及處理裝置(41)。
       7.根據權利要求5或6所述的高壓下物質居里溫度的測量系統，其特征在于所述電磁鐵的兩個極頭(121、122)對準金剛石對頂砧(13)的頂部，電磁鐵的兩個極頭(121、122)上分別打孔(1211、1221)，兩個孔(1211、1221)分別對準金剛石對頂砧(13)兩個金剛石托塊上的觀測窗口；樣品溫度測量裝置采用光譜儀(35)，光譜儀(35)的光路對準金剛石對頂砧(13)另一個金剛石托塊的觀測窗口，其輸出連接到信號采集及處理裝置(41)。
       8.根據權利要求2所述的高壓下物質居里溫度的測量系統，其特征在于所述激光器(11)采用Nd:YLF激光器；補償線圈(23)與感應線圈(22)均采用漆包線繞制，漆包線直徑為5μm-90μm，K在2-15之間，N在10-50之間，K為線圈在軸向上的總層數，N為線圈在徑向上的總匝數；激勵線圈(21)為300匝，使用80μm的銅漆包線繞制，激勵線圈(21)的內徑為10mm，厚度為1mm；樣品(1)距離感應線圈(22)的最小距離為400-500μm；交流源(24)輸出的正弦波的幅值為10V峰值，頻率是4kHz；金屬封墊(135)采用無磁的厚度為250μm的鎢片切割而成，金屬封墊(135)的樣品腔(1351)直徑為140μm，高70μm。
       9.一種利用如權利要求5上述高壓下物質居里溫度的測量系統測量高壓下物質居里溫度的方法，其特征在于包括下述步驟：
       步驟一：首先在常壓下，保持壓強不變，采用激光器(11)對樣品(1)加熱；同時打開交流源(24)將交流磁場施加到樣品(1)，電磁鐵的直流磁場為零，用鎖相放大器(34)測量補償線圈(23)和感應線圈(22)的電壓信號V；樣品溫度測量裝置測量樣品(1)的溫度T，樣品溫度測量裝置和鎖相放大器(34)將測得的溫度T和電壓信號V傳給信號采集及處理裝置(41)，由信號采集及處理裝置(41)進行處理，作出V-T曲線；
       步驟二：觀察上面得到的V-T曲線，找到電壓信號V隨溫度變化的突變點Tc，將Tc作為樣品(1)在常壓下的居里溫度；
       步驟三：增大金剛石對頂砧(13)對樣品(1)施加的壓強，在每個壓強下重復步驟一～步驟二的測量過程，即可得到不同壓強P下，居里溫度Tc的變化曲線:Tc-P。
       10.根據權利要求9所述高壓下物質居里溫度的測量方法，其特征在于還包括下述步驟：
       (1)觀察V-T曲線，找到電壓信號V隨溫度變化的突變點Tc后，取兩個溫度點T1和T2，T1        (2)利用激光器(11)對樣品(1)加熱，分別在T1和T2的溫度下，打開交流源(24)，將交流磁場和電磁鐵產生的直流磁場同時施加到樣品(1)；
       (3)逐漸改變直流磁場的大小，并用特斯拉計(31)測量直流磁場的磁場強度H；此時信號采集及處理裝置(41)根據鎖相放大器(34)測得的電壓信號V和特斯拉計(31)的直流磁場的磁場強度H繪制T1和T2溫度下的V-H曲線；
       (4)利用信號采集及處理裝置(41)根據公式①計算出T1和T2溫度下的直流磁場Hdc的增量磁化率
       其中S為鎖相放大器的增益系數，k＇為感應線圈(22)中任意一匝線圈在軸線方向上從基準線圈開始計算的層序數，n＇為感應線圈(22)中任意一匝線圈在徑線方向上從基準線圈開始計算的匝序數，K是感應線圈(22)在軸線方向上的層數，N為感應線圈(22)徑線方向上的匝數(K×N即為線圈的總匝數)，f是激勵線圈(21)所在回路電流的頻率，μ0為真空磁導率，Rin為感應線圈(22)基準匝線圈的半徑，D為用于繞制感應線圈(22)所用銅線的直徑，n是激勵線圈(21)的匝密度，i表示激勵線圈(21)所在回路電流的幅值，h0為感應線圈(22)基準匝線圈距離樣品(1)的距離，v是樣品的體積；
       (4)利用信號采集及處理裝置(41)根據公式②計算出T1和T2溫度下的磁化強度Mrev(H)：
       (5)根據磁化強度Mrev(H)和特斯拉計(31)測得的磁場強度H繪制出T1和T2溫度下的磁化強度Mrev(H)隨磁場強度H的變化曲線；若在T1溫度下，樣品呈現鐵磁性，同時，在T2溫度下，樣品呈現順磁性，則確定Tc為樣品的居里溫度點。