一种原位测试系统的制作方法

本申请属于光谱测试领域，尤其涉及一种原位测试系统。

背景技术：

1、在极端温度和压力环境中的样品合成与结构、性质分析是地球科学、材料学和凝聚态物理学等领域的重要研究内容。例如，通过探测极端温度和压力环境中样品的压力、温度和晶格参数，对了解地球深部矿物稳定性、材料状态方程和物质熔融曲线具有重要的科学价值。现有的探测方法一般是分别探测样品的压力、温度和晶格参数。

2、但是，在极端温度和压力环境中金刚石压砧样品的参数对位置的变化非常明显。例如，在超高压力(大于100gpa)条件下，金刚石对顶砧内的样品具有2gpa/μm压力梯度。在超高压条件下的微米级样品，温度梯度可以达到100k/μm。在存在明显温度和压力梯度的条件下，样品不同位置的晶格参数也存在较大差异。若分别对样品的压力、温度和晶格参数进行探测，无法保证同时得到同一样品点的参数，进而影响测试精度。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请实施例提供了一种原位测试系统，可以同时得到同一样品点的压力参数、温度参数以及晶格参数。

2、本申请实施例的第一方面提供了一种原位测试系统，包括：

3、光源，包括拉曼激光发射器、加热激光发射器以及x射线发射器，所述拉曼激光发射器用于发射拉曼激光，所述加热激光发射器用于发射加热激光，所述x射线发射器用于发射x射线；

4、发射光路，用于将所述拉曼激光分为第一拉曼测试光束和第二拉曼测试光束，将所述加热激光分为第一加热测试光束和第二加热测试光束，以及将所述第一拉曼测试光束和所述第一加热测试光束射向样品的正面的第一位置，将所述第二拉曼测试光束以及所述第二加热测试光束射向所述样品的背面的第二位置；所述样品位于金刚石对顶砧腔体内；所述第一拉曼测试光束和所述第一加热测试光束经所述第一位置反射后分别得到第一拉曼反射光束以及第一加热反射光束，所述第二拉曼测试光束以及所述第二加热测试光束经所述第二位置反射后得到第二拉曼反射光束以及第二加热反射光束；

5、接收光路，用于将所述第一拉曼反射光束、所述第一加热反射光束、所述第二拉曼反射光束以及所述第二加热反射光束射向光谱仪；

6、光谱仪，用于根据所述第一拉曼反射光束和所述第二拉曼反射光束确定所述样品正面和背面的压力参数，以及根据所述第一加热反射光束以及所述第二加热反射光束确定所述样品正面和背面的温度参数；

7、探测装置，用于接收所述x射线在所述第一位置发生衍射后所得的衍射信号，根据所述衍射信号确定所述样品的晶格参数。

8、在一实施例中，所述发射光路包括分光镜、第一调节光路、第二调节光路、第一聚焦光路以及第二聚焦光路，所述分光镜用于将所述拉曼激光分为第一拉曼测试光束和第二拉曼测试光束，以及将所述加热激光分为第一加热测试光束和第二加热测试光束；所述第一拉曼测试光束以及所述第一加热测试光束依次经过所述第一调节光路、所述第一聚焦光路射向所述第一位置；所述第二拉曼测试光束以及所述第二加热测试光束依次经过所述第二调节光路、所述第二聚焦光路射向所述第二位置。

9、在一实施例中，所述光源还包括白光发射器，所述原位测试系统还包括图像采集装置，所述白光发射器用于发射第一白光测试光束以及第二白光测试光束，所述第一白光测试光束经过所述第一位置反射后得到第一白光反射光束，所述第二白光测试光束经过所述第二位置反射后得到第二白光反射光束；所述接收光路用于将所述第一白光反射光束以及所述第二白光反射光束射向所述图像采集装置，所述图像采集装置用于采集所述样品的图像。

10、在一实施例中，所述原位测试系统还包括反射镜组件，所述反射镜组件上设置两个孔，从所述接收光路出射的所述第一拉曼反射光束和所述第一加热反射光束经过其中一个孔进入所述光谱仪，从所述接收光路出射的所述第二拉曼反射光束和所述第二加热反射光束经另一个孔进入所述光谱仪；从所述接收光路出射的第一白光反射光束以及所述第二白光反射光束经所述反射镜组件反射后进入所述图像采集装置。

11、在一实施例中，所述白光发射器包括第一发射器和第二发射器，所述第一发射器用于发射所述第一白光测试光束，所述第二发射器用于发射所述第二白光测试光束；所述第一白光测试光束经所述第一聚焦光路后射向所述第一位置，所述第二白光测试光束经所述第二聚焦光路后射向所述第二位置。

12、在一实施例中，所述第一调节光路包括第一衰减片，所述第二调节光路包括第二衰减片。

13、在一实施例中，所述第一聚焦光路包括第一聚焦镜以及第一非晶碳材质反射镜，所述第二聚焦光路包括第二聚焦镜以及第二非晶碳材质反射镜；所述x射线经过所述第一非晶碳材质反射镜后射向所述第一位置，所述衍射信号经过所述第二非晶碳材质反射镜后进入所述探测装置；经所述第一位置反射的x射线通过所述第一非晶碳材质反射镜以及所述第一聚焦镜后进入所述接收光路；所述衍射信号还用于经所述第二非晶碳材质反射镜以及所述第二聚焦镜后进入所述接收光路。

14、在一实施例中，所述接收光路包括第一反射光路以及第二反射光路，所述第一反射光路用于将所述第一拉曼反射光束、所述第一加热反射光束射向所述光谱仪，所述第二反射光路用于将所述第二拉曼反射光束以及所述第二加热反射光束射向所述光谱仪。

15、在一实施例中，所述第一反射光路包括第一共聚焦组件，所述第二反射光路包括第二共聚焦组件。

16、在一实施例中，所述第一反射光路还包括第一滤波器，所述第二反射光路还包括第二滤波器。

17、本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过发射光路将第一拉曼测试光束、第一加热测试光束射向样品的正面的第一位置，将第二拉曼测试光束以及第二加热测试光束射向样品的背面的第二位置，将x射线射向样品的第一位置，再通过接收光路将第一拉曼反射光束、第一加热反射光束、第二拉曼反射光束以及第二加热反射光束射向光谱仪，通过探测装置接收样品的衍射信号，从而可以集成拉曼测试光路、加热激光测试光路、x射线测试光路于一体，获取同一样品位置的压力、温度和晶格参数。

技术特征：

1.一种原位测试系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的原位测试系统，其特征在于，所述发射光路包括分光镜、第一调节光路、第二调节光路、第一聚焦光路以及第二聚焦光路，所述分光镜用于将所述拉曼激光分为第一拉曼测试光束和第二拉曼测试光束，以及将所述加热激光分为第一加热测试光束和第二加热测试光束；所述第一拉曼测试光束以及所述第一加热测试光束依次经过所述第一调节光路、所述第一聚焦光路射向所述第一位置；所述第二拉曼测试光束以及所述第二加热测试光束依次经过所述第二调节光路、所述第二聚焦光路射向所述第二位置。

3.如权利要求2所述的原位测试系统，其特征在于，所述光源还包括白光发射器，所述原位测试系统还包括图像采集装置，所述白光发射器用于发射第一白光测试光束以及第二白光测试光束，所述第一白光测试光束经过所述第一位置反射后得到第一白光反射光束，所述第二白光测试光束经过所述第二位置反射后得到第二白光反射光束；所述接收光路用于将所述第一白光反射光束以及所述第二白光反射光束射向所述图像采集装置，所述图像采集装置用于采集所述样品的图像。

4.如权利要求3所述的原位测试系统，其特征在于，所述原位测试系统还包括反射镜组件，所述反射镜组件上设置两个孔，从所述接收光路出射的所述第一拉曼反射光束和所述第一加热反射光束经过其中一个孔进入所述光谱仪，从所述接收光路出射的所述第二拉曼反射光束和所述第二加热反射光束经另一个孔进入所述光谱仪；从所述接收光路出射的第一白光反射光束以及所述第二白光反射光束经所述反射镜组件反射后进入所述图像采集装置。

5.如权利要求3所述的原位测试系统，其特征在于，所述白光发射器包括第一发射器和第二发射器，所述第一发射器用于发射所述第一白光测试光束，所述第二发射器用于发射所述第二白光测试光束；所述第一白光测试光束经所述第一聚焦光路后射向所述第一位置，所述第二白光测试光束经所述第二聚焦光路后射向所述第二位置。

6.如权利要求2所述的原位测试系统，其特征在于，所述第一调节光路包括第一衰减片，所述第二调节光路包括第二衰减片。

7.如权利要求2所述的原位测试系统，其特征在于，所述第一聚焦光路包括第一聚焦镜以及第一非晶碳材质反射镜，所述第二聚焦光路包括第二聚焦镜以及第二非晶碳材质反射镜；所述x射线经过所述第一非晶碳材质反射镜后射向所述第一位置，所述衍射信号经过所述第二非晶碳材质反射镜后进入所述探测装置；经所述第一位置反射的x射线通过所述第一非晶碳材质反射镜以及所述第一聚焦镜后进入所述接收光路；所述衍射信号还用于经所述第二非晶碳材质反射镜以及所述第二聚焦镜后进入所述接收光路。

8.如权利要求1所述的原位测试系统，其特征在于，所述接收光路包括第一反射光路以及第二反射光路，所述第一反射光路用于将所述第一拉曼反射光束、所述第一加热反射光束射向所述光谱仪，所述第二反射光路用于将所述第二拉曼反射光束以及所述第二加热反射光束射向所述光谱仪。

9.如权利要求8所述的原位测试系统，其特征在于，所述第一反射光路包括第一共聚焦组件，所述第二反射光路包括第二共聚焦组件。

10.如权利要求8所述的原位测试系统，其特征在于，所述第一反射光路还包括第一滤波器，所述第二反射光路还包括第二滤波器。

技术总结
本申请提供一种原位测试系统，包括：光源，包括拉曼激光发射器、加热激光发射器以及X射线发射器；发射光路，用于将第一拉曼测试光束和第一加热测试光束射向样品的正面的第一位置，将第二拉曼测试光束以及第二加热测试光束射向样品的背面的第二位置；样品位于金刚石对顶砧腔体内；接收光路，用于将第一拉曼反射光束、第一加热反射光束、第二拉曼反射光束以及第二加热反射光束射向光谱仪；光谱仪，用于确定样品正面和背面的压力参数、温度参数；探测装置，用于接收衍射信号，根据衍射信号确定样品的晶格参数。上述原位测试系统集成拉曼测试、加热激光测试、X射线测试于一体，可以获取同一样品位置处正反两面的压力、温度和晶格参数。

技术研发人员：谭大勇,李雷,李欣,李鑫
受保护的技术使用者：深圳综合粒子设施研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14