X射线用气膜驱动布拉格型DAC装置结构

　　在同步辐射光源、实验室X射线衍射平台的高压原位表征场景中，这类气膜驱动的DAC装置是开展极端条件下物质结构解析的核心执行部件，区别于传统机械式螺丝加压的DAC结构，气膜驱动的形式能够实现压力的连续、平稳输出，避免手动加压过程中产生的压力冲击导致金刚石压砧碎裂，同时可配合远程控制系统实现加压过程的自动化，适配需要长时间连续采谱、压力梯度精准调控的实验需求。该装置属于Diacell Bragg系列的气膜驱动款，整体采用同轴对称的腔体结构设计，主体承压外壳采用高强度马氏体不锈钢加工而成，外轮廓为带台阶的圆柱形态，上部为金刚石压砧的安装定位区域，设置有环形的压砧座配合面，通过精密研磨保证配合面的平面度与同轴度，

　　确保上下两颗金刚石压砧的砧面能够完全平行对中，避免压砧受力不均出现破损。装置下部为气膜驱动的双腔结构，两个独立的气腔分别对应不同的压力输出区间，低压腔可实现0-20GPa范围内的快速粗调加压，高压腔可在低压腔基础上实现最高百GPa级别的精细压力调控，气路接口设置在装置侧面，采用标准的卡套式接头适配实验室常用的气路管线，接口位置做了沉台处理避免安装时与周边实验平台部件产生干涉。装置侧面预留的多个通孔分别对应热电偶走线、红宝石荧光测压光路通道、绝缘电极引线通道，不同通道之间做了密封隔断设计，避免高压气路泄漏影响腔体内部压力稳定性，底部的三个支脚为可调式支撑结构，可通过支脚的微调螺钉调整装置整体的水平度，

　　保证X射线光路能够精准穿过金刚石压砧的样品腔中心，支脚的安装孔位采用标准M3螺纹孔，可直接固定在通用的X射线样品台架上，无需额外设计定制转接板。上部伸出的细长金属杆为压砧预紧调节杆，在装置初始组装阶段可通过该杆调整上压砧的初始位置，完成压砧对中后可通过锁紧机构将杆位固定，避免实验过程中压砧出现位移。装置上部的环形凹槽为样品腔的外围区域，可放置压力校准用的红宝石标样、传压介质密封边，凹槽的深度经过精确计算，保证在加压到额定最高压力时，密封边的压缩量处于合理区间，既能够保证样品腔的密封性，又不会因压缩量过大导致压砧受到额外的侧向力。从结构设计的角度来看，该装置的所有承压部件都经过有限元应力校核，在额定最高工作压力下，

　　腔体的最大变形量控制在微米级别，避免腔体变形导致压砧错位，气膜部分采用高强度耐疲劳的特种橡胶复合材质制作，可承受上万次的加压泄压循环而不出现破损，满足实验室高频次使用的需求。在实际安装使用时，需要先将装置固定在样品台架上，调整支脚高度让装置中心与X射线光路重合，之后连接好气路管线，先通入低压气体检查气路密封性，确认无泄漏后再安装金刚石压砧与样品，整个安装过程需要在体视显微镜下完成，保证压砧砧面的对中精度。这类装置除了用于常规的X射线衍射实验外，还可配合拉曼光谱、红外光谱等表征设备开展高压下的物质物性测试，双腔气膜的设计让其能够适配不同压力区间的实验需求，无需更换装置即可完成从低压到超高压区间的连续测试，相比单腔气膜结构的DAC，其压力调控的精度更高，低压下的压力稳定性更好，能够满足低压力区间高精度实验的需求。装置的整体外形尺寸控制在直径50mm、高度70mm左右，属于紧凑型的DAC结构，能够适配大多数实验室X射线设备的样品腔空间，不会因装置尺寸过大无法放入样品台，侧面的接口位置都做了圆角处理，避免安装过程中划伤实验人员或损坏光路部件，所有外露的金属部件都经过抛光钝化处理，避免长期在实验室环境下使用出现锈蚀，影响装置的配合精度。