本發(fā)明涉及高壓實驗技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種光學(xué)系統(tǒng)及該光學(xué)系統(tǒng)的熒光測量方法和該光學(xué)系統(tǒng)預(yù)定位方法。

背景技術(shù)：

壓力作為一個重要的熱力學(xué)物理量，在凝聚態(tài)物理研究中起著重要的作用。在壓力作用下，物質(zhì)的體積收縮，自由能相應(yīng)改變，物質(zhì)相應(yīng)地也會發(fā)生結(jié)構(gòu)形態(tài)改變，如物質(zhì)由液態(tài)凝固結(jié)晶；原為晶體的固體，可能發(fā)生晶體結(jié)構(gòu)或電子結(jié)構(gòu)的變化；在很高的壓力下，半導(dǎo)體、絕緣體可能會出現(xiàn)金屬轉(zhuǎn)變等，這些現(xiàn)象通常稱為高壓相變，對它的變化機制與過程探索是高壓科學(xué)領(lǐng)域研究中一個極為豐富的領(lǐng)域。

X射線衍射、拉曼(Raman)散射等測量手段是提供高壓相變信息的有效方法。北京同步輻射裝置4W2高壓實驗站具備DAC(金剛石對頂砧高壓裝置)、X射線衍射系統(tǒng)、Raman光譜測量系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對物質(zhì)在高壓條件下的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的研究。4W2高壓實驗站在每年通常會向高校、研究所等實驗課題組開放提供三個月的實驗機時，這些用戶在分派的機時時間內(nèi)進行實驗，實驗內(nèi)容通常是利用DAC在X射線衍射系統(tǒng)上進行X射線衍射實驗數(shù)據(jù)采集以及對DAC的樣品腔內(nèi)的壓力進行標(biāo)定。DAC樣品腔內(nèi)的壓力標(biāo)定通常是利用紅寶石熒光標(biāo)定，即在DAC的樣品腔內(nèi)同時放有待測樣品與紅寶石顆粒，通過測量紅寶石的熒光峰的移動計算當(dāng)前金剛石對頂砧樣品腔內(nèi)的壓力，DAC是由帶有磁性底座的Cell支架固定。

4W2高壓實驗站的紅寶石熒光壓力標(biāo)定與X射線衍射是分別在兩個實驗系統(tǒng)進行的。紅寶石熒光壓力標(biāo)定在Raman光譜測量系統(tǒng)進行，在DAC加壓以后，將固定有DAC的Cell支架放在Raman系統(tǒng)的平移臺上，進行紅寶石熒光光譜測量并通過熒光峰位置的移動計算得到金剛石對頂砧樣品腔內(nèi)的壓力，再將固定有DAC的Cell支架放到X射線衍射系統(tǒng)的轉(zhuǎn)臺上，進行X射線衍射數(shù)據(jù)采集。由于實驗站用戶每做一個DAC的測試實驗，都需要對幾個甚至幾十個壓力點的樣品狀態(tài)進行X射線衍射數(shù)據(jù)采集，每改變一個壓力，都要進行紅寶石壓力標(biāo)定，在Raman系統(tǒng)上測量壓力的間隔時間通常由X射線衍射的數(shù)據(jù)采集時間決定，采集時間通常與待測樣品的散射能力及樣品量等因素有關(guān)，典型時間為300秒。因此，用戶在實驗過程中，通常Raman系統(tǒng)由于進行紅寶石壓力標(biāo)定是不能進行Raman實驗的，這樣大大降低了Raman系統(tǒng)的可用性。此外，在X射線衍射系統(tǒng)中，在開始某個DAC內(nèi)樣品的實驗測試之前，將固定有DAC的Cell支架放到X射線衍射系統(tǒng)的轉(zhuǎn)臺上并利用X射線透射法定位DAC內(nèi)樣品腔的三維位置使金剛石對頂砧樣品腔最終處在轉(zhuǎn)臺中心，在這一過程中，前提是需要將水平與垂直大小為20-40微米半高寬的X射線束穿過100微米左右的金剛石對頂砧樣品腔，這一前級處理過程稱作預(yù)定位。預(yù)定位過程通?？赡芑ㄙM較長時間，一方面在于首次實驗時將固定有DAC的Cell支架放到轉(zhuǎn)臺以后，DAC內(nèi)樣品腔與轉(zhuǎn)臺中心在XYZ三個方向上都有差異，最大可差到幾個毫米，這時候需要首先移動轉(zhuǎn)臺的水平與垂直方向使X射線能穿過金剛石對頂砧樣品腔，這一過程通常是“盲移”，一般會花費幾分鐘甚至十幾或幾十分鐘，預(yù)定位過程花費較長時間的其他原因由于不同DAC尺寸的少許差異、DAC安裝到Cell支架上的位置稍有差異以及金剛石對頂砧樣品腔大小以及封墊不同等因素都會造成預(yù)定位過程花費較長時間。通常實驗站用戶實驗機時嚴格控制為12或24小時，如果用戶頻繁地更換DAC，每更換一次DAC就要重新定位金剛石對頂砧樣品腔位置，如果每次預(yù)定位過程不是很順利，這會使用戶在金剛石對頂砧樣品腔定位上累計花費較多時間，使用戶的有效實驗時間減少；而且在X射線衍射系統(tǒng)的專用對外開放期間，Raman光譜系統(tǒng)只能用作紅寶石熒光測壓功能，限制了Raman光譜系統(tǒng)的拉曼探測使用功能。

因此，有必要研究一種兼具紅寶石熒光測壓與金剛石對頂砧樣品腔預(yù)定位的裝置，不僅可以避免依賴Raman光譜系統(tǒng)利用樣品腔內(nèi)紅寶石進行壓力標(biāo)定，從而使Raman光譜系統(tǒng)能夠獨立進行實驗，而且可以為X射線衍射系統(tǒng)對金剛石對頂砧樣品腔的實驗定位提供較好的初始位置，縮短對金剛石對頂砧樣品腔的定位時間。

需要說明的是，在上述背景技術(shù)部分公開的信息僅用于加強對本公開的背景的理解，因此可以包括不構(gòu)成對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本公開的目的在于提供一種光學(xué)系統(tǒng)及該光學(xué)系統(tǒng)的熒光測量方法和該光學(xué)系統(tǒng)預(yù)定位方法，進而至少在一定程度上克服由于相關(guān)技術(shù)的限制和缺陷而導(dǎo)致的一個或者多個問題。

根據(jù)本公開的一個方面，提供一種光學(xué)系統(tǒng)，用于實現(xiàn)金剛石對頂砧樣品腔的紅寶石壓力測定以及X射線衍射系統(tǒng)中金剛石對頂砧樣品腔的預(yù)定位，所述光學(xué)系統(tǒng)包括定位平臺、激光源、照明光源、控制單元、二向色鏡、半反鏡、分束鏡、攝像單元以及顯示單元；其中：

所述定位平臺用于放置所述金剛石對頂砧；

所述激光源用于提供激光；

所述照明光源用于提供照明光；

所述二向色鏡用于將所述激光源提供的激光反射至所述金剛石對頂砧樣品腔以激發(fā)出紅寶石熒光，將所述半反鏡反射的所述照明光透射至所述金剛石對頂砧，將所述熒光、所述金剛石對頂砧反射的所述照明光透射至所述半反鏡；

所述半反鏡用于將所述照明光源提供的照明光反射至所述二向色鏡以及透射所述照明光以及所述紅寶石熒光；

所述分束鏡用于將所述紅寶石熒光透射至一光譜儀以及將所述照明光和所述紅寶石熒光反射至所述攝像單元；

所述攝像單元感測所述分束鏡反射的所述照明光和所述紅寶石熒光，并通過所述顯示單元顯示；

所述控制單元與所述定位平臺連接，用于根據(jù)所述顯示單元的顯示內(nèi)容控制所述定位平臺的移動。

本公開的一種示例性實施例中，所述激光源的發(fā)射端設(shè)置有第一反射鏡，用于將所述激光反射至所述二向色鏡。

本公開的一種示例性實施例中，所述二向色鏡與所述定位平臺之間設(shè)置有物鏡。

本公開的一種示例性實施例中，所述分束鏡和光譜儀之間還設(shè)置有第一透鏡，用于將所述分束鏡透射的所述紅寶石熒光會聚至光譜儀。

本公開的一種示例性實施例中，所述分束鏡和攝像單元之間還設(shè)置有第二透鏡，用于將所述分束鏡反射的所述照明光和所述紅寶石熒光會聚至所述攝像單元。

本公開的一種示例性實施例中，所述半反鏡為可移動設(shè)置。

本公開的一種示例性實施例中，所述分束鏡和攝像單元之間還設(shè)置有第二反射鏡，用于將所述分束鏡反射的所述照明光和所述紅寶石熒光反射至所述攝像單元。

根據(jù)本公開的另一個方面，提供一種光學(xué)系統(tǒng)熒光測量方法，用于上述的光學(xué)系統(tǒng)，包括以下步驟：

記錄所述激光在所述定位平臺上形成的激光光斑在所述顯示單元中的顯示位置為第一位置；

將一叉絲置于所述定位平臺，并通過所述控制單元控制所述定位平臺移動以使所述叉絲的交叉點在所述顯示單元中的顯示位置為所述第一位置；

建立以所述第一位置為坐標(biāo)原點的空間直角坐標(biāo)系；所述空間直角坐標(biāo)系的X軸和所述定位平臺的第一移動方向平行、Y軸和所述定位平臺的第二移動方向平行、Z軸和所述定位平臺的第三移動方向平行；所述第一移動方向、第二移動方向以及第三移動方向相互垂直；

將所述金剛石對頂砧置于所述定位平臺，并通過所述控制單元控制所述定位平臺移動以使所述金剛石對頂砧樣品腔內(nèi)的紅寶石在所述顯示單元中顯示位置為所述第一位置，且記錄所述定位平臺在所述空間直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為(X1，Y1，Z1)；

通過所述控制單元控制光譜儀，對所述金剛石對頂砧樣品腔內(nèi)的紅寶石進行熒光測量，根據(jù)紅寶石熒光峰的R1峰位置計算金剛石對頂砧樣品腔內(nèi)的壓力。

根據(jù)本公開的再一個方面，提供一種光學(xué)系統(tǒng)預(yù)定位方法，用于上述的光學(xué)系統(tǒng)，包括以下步驟：

完成上述所述的熒光測量后，根據(jù)金剛石對頂砧中金剛石折射率n以及金剛石厚度D對所述坐標(biāo)(X1，Y1，Z1)進行校正，得到校正后的坐標(biāo)(X，Y，Z)并據(jù)以對X射線衍射系統(tǒng)的轉(zhuǎn)臺的位置進行調(diào)整；

其中：根據(jù)金剛石對頂砧中金剛石折射率n以及所述金剛石對頂砧中靠近所述二向色鏡的金剛石的厚度D對所述坐標(biāo)(X1，Y1，Z1)進行校正通過下式實現(xiàn)：

式中，n是金剛石對頂砧中金剛石折射率(2.417)，D是所述金剛石對頂砧中靠近所述二向色鏡的金剛石的厚度。

本公開的一種示例性實施例中，完成(X1，Y1，Z1)的記錄后，通過所述控制單元控制所述定位平臺移動，使所述金剛石對頂砧中靠近所述二向色鏡的金剛石的平面在所述顯示單元中顯示，并記錄所述定位平臺在所述空間直角坐標(biāo)系中的當(dāng)前坐標(biāo)為(X2，Y2，Z2)，通過D＝n|Y2-Y1|計算得到金剛石對頂砧中所述二向色鏡一側(cè)的金剛石的厚度D。

本公開的一種實施例中的光學(xué)系統(tǒng)及該光學(xué)系統(tǒng)的熒光測量方法和該光學(xué)系統(tǒng)預(yù)定位方法，通過激光源、二向色鏡以及光譜儀可以實現(xiàn)金剛石對頂砧樣品腔的壓力測定；通過激光源、二向色鏡、定位平臺、照明光源、控制單元、半反鏡、分束鏡、攝像單元以及顯示單元可以實現(xiàn)金剛石對頂砧樣品腔的預(yù)定位；從而避免了依賴Raman光譜系統(tǒng)對金剛石對頂砧樣品腔的紅寶石壓力測定，從而使Raman光譜系統(tǒng)能夠獨立進行實驗，而且通過金剛石對頂砧樣品腔的預(yù)定位為X射線衍射系統(tǒng)對金剛石對頂砧樣品腔的實驗定位提供了較好的初始位置，縮短了對金剛石對頂砧樣品腔的定位時間。

應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本公開。

附圖說明

此處的附圖被并入說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，示出了符合本公開的實施例，并與說明書一起用于解釋本公開的原理。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本公開的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1示意性示出本示例實施方式中一種光學(xué)系統(tǒng)的光路圖。

圖2示意性示出本示例實施方式中一種光學(xué)系統(tǒng)熒光測量方法的流程圖。

圖3示意性示出本示例實施方式中一種光學(xué)系統(tǒng)預(yù)定位方法的流程圖。

圖4a示意性示出本公開示例性實施例中將叉絲與激光光斑重合時的光路。

圖4b示意性示出本公開示例性實施例中金剛石對頂砧樣品腔內(nèi)紅寶石在顯示單元中成像顯示時的光路。

圖4c示意性示出本公開示例性實施例中金剛石對頂砧中靠近二向色鏡一側(cè)的金剛石平面在顯示單元中成像顯示時的光路。

圖4d示意性示出本公開示例性實施例中如果根據(jù)校正坐標(biāo)調(diào)整定位平臺后的位置時所對應(yīng)的光路。

圖中：1、定位平臺；2、激光源；3、照明光源；4、控制單元；5、二向色鏡；6、半反鏡；7、分束鏡；8、攝像單元；9顯示單元；10、金剛石對頂砧；11、金剛石對頂砧樣品腔內(nèi)的紅寶石；12、第一反射鏡；13、第一透鏡；14、第一濾光片；15、第二反射鏡；16、第二濾光片；17、第二透鏡；18、物鏡；19、光譜儀；20、光纖調(diào)整架；21、叉絲；22、金剛石。

具體實施方式

現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述示例實施方式。然而，示例實施方式能夠以多種形式實施，且不應(yīng)被理解為限于在此闡述的范例；相反，提供這些實施方式使得本公開將更加全面和完整，并將示例實施方式的構(gòu)思全面地傳達給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。所描述的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以以任何合適的方式結(jié)合在一個或更多實施方式中。在下面的描述中，提供許多具體細節(jié)從而給出對本公開的實施方式的充分理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到，可以實踐本公開的技術(shù)方案而省略所述特定細節(jié)中的一個或更多，或者可以采用其它的方法、組元、裝置、步驟等。在其它情況下，不詳細示出或描述公知技術(shù)方案以避免喧賓奪主而使得本公開的各方面變得模糊。

此外，附圖僅為本公開的示意性圖解，并非一定是按比例繪制。圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同或類似的部分，因而將省略對它們的重復(fù)描述。

本示例實施方式中首先提供了一種光學(xué)系統(tǒng)，圖1示意性示出本示例實施方式中一種光學(xué)系統(tǒng)的光路圖。

該光學(xué)系統(tǒng)可以用于實現(xiàn)金剛石對頂砧樣品腔的壓力測定以及X射線衍射系統(tǒng)中金剛石對頂砧樣品腔的預(yù)定位。該光學(xué)系統(tǒng)可以包括定位平臺1、激光源2、照明光源3、控制單元4、二向色鏡5、半反鏡6、分束鏡7、攝像單元8、顯示單元9以及光譜儀19等部件。其中：

定位平臺1可以用于放置金剛石對頂砧10。

激光源2可以用于提供激光。

照明光源3可以用于提供照明光。

二向色鏡5可以用于將激光源2提供的激光反射至金剛石對頂砧樣品腔內(nèi)的紅寶石11以激發(fā)出紅寶石熒光，將半反鏡6反射的照明光透射至金剛石對頂砧10，將紅寶石熒光、金剛石對頂砧10反射的照明光透射至半反鏡6。

半反鏡6可以用于將照明光源提供的照明光反射至二向色鏡5以及透射二向色鏡5透射的照明光以及紅寶石熒光。

分束鏡7可以用于將紅寶石熒光透射至一光譜儀19以及將照明光和紅寶石熒光反射至攝像單元8。

攝像單元8可以感測分束鏡7反射的照明光和紅寶石熒光，并通過顯示單元9顯示。

顯示單元9與攝像單元8連接，用于顯示攝像單元8接收的信號。

控制單元4與定位平臺1連接，可以用于根據(jù)顯示單元9的顯示內(nèi)容控制定位平臺1的移動。

光譜儀19與控制單元4相連，用于測量金剛石對頂砧樣品腔內(nèi)紅寶石熒光信號。

舉例而言，可以通過上述激光源2提供激光，激光通過二向色鏡5反射至金剛石對頂砧樣品腔內(nèi)的紅寶石11，在金剛石對頂砧樣品腔內(nèi)的紅寶石11被激光激發(fā)出紅寶石熒光，紅寶石熒光依次透過二向色鏡5、半反鏡6和分束鏡7透射至光譜儀19。光譜儀19接受到紅寶石熒光后通過控制單元顯示紅寶石熒光譜，根據(jù)熒光譜中R1峰位置可以完成對金剛石對頂砧樣品腔的壓力測定。激光源2可以為固體激光源、氣體激光源、半導(dǎo)體激光源和液體激光源等，本示例實施方式中對此不做特殊限定。本示例實施方式中示例性的選擇二極管泵浦固體(DPSS)激光源2，激光波長為532納米。

激光在金剛石對頂砧樣品腔內(nèi)激發(fā)紅寶石11發(fā)出紅寶石熒光，部分激光被金剛石對頂砧10反射，被反射的激光依次透過物鏡18、二向色鏡5，經(jīng)過二向色鏡5以后大部分激光被濾除掉，少部分激光會透過二向色鏡5和半反鏡6，經(jīng)過分束鏡7分別透射至光譜儀19和反射至攝像單元8。

照明光源3提供照明光，照明光經(jīng)過半反鏡6反射至金剛石對頂砧10，經(jīng)過金剛石對頂砧10反射的照明光依次透過二向色鏡5和半反鏡6后，經(jīng)過分束鏡7反射至攝像單元8。

攝像單元8感測照明光和紅寶石熒光，并通過顯示單元9顯示；控制單元4與定位平臺1連接，根據(jù)顯示單元9的顯示內(nèi)容操作控制單元4控制定位平臺1的移動，完成金剛石對頂砧樣品腔的預(yù)定位。

攝像單元8可以為數(shù)字攝像單元或模擬攝像單元等等。顯示單元9可以為陰極射線管顯示器(CRT)，等離子顯示器PDP，液晶顯示器LCD等等。

本示例實施方式提供了另一種光學(xué)系統(tǒng)，在激光源2的發(fā)射端還可以設(shè)置有第一反射鏡12，第一反射鏡12可以將激光反射至二向色鏡5，然后經(jīng)二向色鏡5反射至金剛石對頂砧10。在本實施例中，激光可以成45°角射到第一反射鏡12上，第一反射鏡12將激光反射至二向色鏡5，經(jīng)二向色鏡5反射的激光垂直入射至金剛石對頂砧10，激光與第一反射鏡12的角度也可以根據(jù)需要設(shè)置成其他角度；設(shè)置第一反射鏡12可以使激光源2的位置布置更加自由。

二向色鏡5與定位平臺1之間還可以設(shè)置有物鏡18。經(jīng)過二向色鏡5反射的激光經(jīng)物鏡18聚焦到定位平臺1上的金剛石對頂砧樣品腔內(nèi)，同理，經(jīng)過半反鏡6反射的照明光經(jīng)物鏡18聚焦到定位平臺1上的金剛石對頂砧樣品腔內(nèi)。利用物鏡18可以便于光線的會聚。

分束鏡7和光譜儀19之間還可以設(shè)置有第一透鏡13，第一透鏡13將分束鏡7透射的紅寶石熒光會聚至由光纖耦合器20夾持的光纖端面上，從而進入光譜儀19。通過該方式，可以便于光譜儀19中的光纖接受分束鏡7透射的紅寶石熒光。

分束鏡7和光譜儀19之間還可以設(shè)置有第一濾光片14，第一濾光片14能夠?qū)⒔?jīng)過金剛石對頂砧10反射后依次透過二向色鏡5、半反鏡6和分束鏡7的激光濾除，同時，使分束鏡7透射的并經(jīng)第一透鏡13聚焦的紅寶石熒光透過并聚焦到由光纖調(diào)整架20夾持的光纖端面上，經(jīng)光纖進入光譜儀19入口的狹縫得到熒光光譜；第一濾光片14能夠有效防止透射的激光積累可能損壞光譜儀19。

分束鏡7和攝像單元8之間還可以設(shè)置有第二透鏡17，第二透鏡17將分束鏡7反射的照明光和紅寶石熒光會聚至攝像單元8。第二透鏡17的焦距選擇根據(jù)需要匹配攝像單元8的感光元件尺寸。

分束鏡7和攝像單元8之間還可以設(shè)置有第二濾光片16，第二濾光片16能夠?qū)⒔?jīng)過金剛石對頂砧10反射后依次透過二向色鏡5、半反鏡6并經(jīng)過分束鏡7反射的激光濾除，有效避免激光對成像質(zhì)量的影響。

第二濾光片16在進行激光標(biāo)定第一位置的時候?qū)⒈怀烦龉饴?，避免第二濾光片16影響激光光斑在顯示單元9中的成像；第一位置標(biāo)定完后將第二濾光片16移入光路。

半反鏡6可移動地設(shè)置在光學(xué)系統(tǒng)中，在進行壓力測試的過程中將半反鏡6撤出光路，能夠有效避免半反鏡6對紅寶石熒光的衰減，避免降低紅寶石熒光測試的信噪比；在進行預(yù)定位的過程中將半反鏡6移入光路，使照明光源3的照明光最終進入成像單元8實現(xiàn)成像，完成預(yù)定位測試。

分束鏡7和攝像單元8之間還可以設(shè)置有第二反射鏡15，第二反射鏡15將分束鏡7反射的照明光和紅寶石熒光反射至攝像單元8。第二反射鏡15的設(shè)置增加了攝像單元8布置的自由度，以適合不同場合的需求。

本示例實施方式還提供了一種光學(xué)系統(tǒng)熒光測量方法。圖2示意性示出本示例實施方式中光學(xué)系統(tǒng)熒光測量方法的流程圖。參考圖2中所示，該光學(xué)系統(tǒng)熒光測量方法可以包括以下步驟：

記錄激光在定位平臺1上形成的激光光斑在顯示單元9中的顯示位置為第一位置。通過調(diào)節(jié)定位平臺1使激光在定位平臺上形成激光光斑；此時，將激光功率調(diào)大，有助于在顯示單元9中顯示出激光光斑。

圖4a示意性示出本公開示例性實施例中將叉絲21與激光光斑在物鏡18的焦點處重合時的光路。將一叉絲21置于定位平臺1，并通過控制單元4控制定位平臺1移動以使叉絲21的交叉點在顯示單元9中形成清晰的成像并使叉絲的交叉點21在顯示單元9中的顯示位置為第一位置。

建立以第一位置為坐標(biāo)原點的空間直角坐標(biāo)系，其中，空間直角坐標(biāo)系的X軸和定位平臺的第一移動方向平行，空間直角坐標(biāo)系的Y軸和定位平臺的第二移動方向平行，在本實施例中為遠離或靠近二向色鏡5的方向；空間直角坐標(biāo)系的Z軸和定位平臺的第三移動方向平行，在本實施例中為定位平臺1的升降方向；第一移動方向、第二移動方向以及第三移動方向相互垂直。

圖4b示意性示出本公開示例性實施例中金剛石對頂砧樣品腔內(nèi)的紅寶石11與激光聚焦光斑重合時的光路。將金剛石對頂砧10置于定位平臺1，并通過控制單元4控制定位平臺1移動以使金剛石對頂砧樣品腔內(nèi)的紅寶石11在顯示單元9中形成清晰的像并使紅寶石11在顯示單元的顯示位置為第一位置，且記錄定位平臺1在空間直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為(X1，Y1，Z1)。此位置為使用該光學(xué)系統(tǒng)測量紅寶石熒光時的光路，通過所述控制單元控制所述光譜儀測量紅寶石的熒光峰R1峰位置計算對應(yīng)的所述金剛石壓砧樣品腔內(nèi)的壓力。

空間直角坐標(biāo)系是固定不動的，光路圖4a對應(yīng)的定位平臺所處位置為直角坐標(biāo)系原點位置；金剛石對頂砧樣品腔紅寶石11在顯示單元中顯示位置為第一位置，即圖4b，此時，X1為定位平臺1在空間直角坐標(biāo)系中X軸上的位移，Y1為定位平臺1在空間直角坐標(biāo)系中Y軸上的位移，Z1為定位平臺1在空間直角坐標(biāo)系中Z軸上的位移。

本示例實施方式還提供了一種光學(xué)系統(tǒng)預(yù)定位方法，圖3示意性示出本示例實施方式中一種光學(xué)系統(tǒng)預(yù)定位方法的流程圖。由于X射線衍射系統(tǒng)中預(yù)定位要求使金剛石樣品腔所處的位置為叉絲所處的位置，而在顯示單元9中金剛石對頂砧樣品腔形成清晰的像時是對應(yīng)圖4b位置，這是由于金剛石22折射率的作用，金剛石22在前后方向(遠離或靠近二向色鏡5方向)上有偏差，需要進行校正。完成上述所述的熒光測量后，根據(jù)金剛石對頂砧10中金剛石折射率n以及所述金剛石對頂砧10中靠近所述二向色鏡的金剛石的厚度D對坐標(biāo)(X1，Y1，Z1)進行校正，得到校正后的坐標(biāo)(X，Y，Z)，即對應(yīng)X射線系統(tǒng)中預(yù)定位金剛石對頂砧樣品腔所需要的坐標(biāo)位置。

圖4c示意性示出本公開示例性實施例中金剛石對頂砧10中靠近二向色鏡一側(cè)的金剛石22平面在顯示單元中成像顯示時的光路。完成(X1，Y1，Z1)的記錄后，通過控制單元4控制定位平臺1移動使金剛石對頂砧10遠離二向色鏡5，當(dāng)所述金剛石對頂砧10中靠近所述二向色鏡的金剛石22的平面在所述顯示單元中顯示清晰的像時，記錄定位平臺1在空間直角坐標(biāo)系中的當(dāng)前坐標(biāo)為(X2，Y2，Z2)，通過D＝n|Y2-Y1|計算得到金剛石22的厚度D(即樣品腔到大臺面距離)。此外，在本公開的其他示例性實施例中，在預(yù)先知道金剛石10的厚度D的情況下可以省略該步驟，直接進入下面的校正計算。本示例性實施例中對此不做特殊限定。

根據(jù)金剛石對頂砧10中金剛石折射率n以及所述金剛石對頂砧10中靠近所述二向色鏡的金剛石22的厚度D對坐標(biāo)(X1，Y1，Z1)進行校正通過下式實現(xiàn)：

式中，n是金剛石對頂砧10中金剛石折射率(2.417)，D是金剛石對頂砧10中靠近二向色鏡的金剛石22的厚度D。

通過激光定位第一位置，并使叉絲21的交叉點在顯示單元9中的顯示位置為第一位置，然后使金剛石對頂砧樣品腔在顯示單元9中的顯示位置也為第一位置，并記錄金剛石對頂砧樣品腔的坐標(biāo)，最后根據(jù)金剛石對頂砧10中金剛石折射率對記錄的坐標(biāo)進行校正，將校正后的坐標(biāo)輸入到X射線衍射系統(tǒng)，即完成金剛石對頂砧樣品腔在X射線衍射系統(tǒng)的預(yù)定位。X射線衍射系統(tǒng)中轉(zhuǎn)臺下的平移臺零點是由叉絲21位置定義的，使本光學(xué)系統(tǒng)與X射線衍射系統(tǒng)的零點定義相同，為X射線衍射系統(tǒng)的定位提供了較好的初始位置，減少了后續(xù)X射線衍射系統(tǒng)定位金剛石對頂砧樣品腔所需的時間，提高了用戶的有效機時，從而增加了X射線衍射系統(tǒng)的有效機時利用。

圖4d示意性示出本公開示例性實施例中如果根據(jù)校正坐標(biāo)調(diào)整定位平臺后的位置時所對應(yīng)的光路。在不知道金剛石對頂砧10中靠近所述二向色鏡的金剛石的厚度的情況下可以通過上述方法確定金剛石對頂砧10中靠近所述二向色鏡的金剛石的厚度，從而進一步完成對坐標(biāo)(X1，Y1，Z1)的校正。在此坐標(biāo)位置(X,Y,Z)上，金剛石對頂砧樣品腔所處的位置即為原叉絲21交叉點所處的位置，根據(jù)該坐標(biāo)位置調(diào)整X射線系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)臺位置即完成預(yù)定位。

本公開的一種實施例中的光學(xué)系統(tǒng)及該光學(xué)系統(tǒng)的熒光測壓和該光學(xué)系統(tǒng)的預(yù)定位方法，通過激光源2、二向色鏡5以及光譜儀19可以實現(xiàn)金剛石對頂砧樣品腔內(nèi)紅寶石11的壓力測定；通過激光源2、二向色鏡5、定位平臺1、照明光源3、控制單元4、半反鏡6、分束鏡7、攝像單元8以及顯示單元9可以實現(xiàn)金剛石對頂砧樣品腔的預(yù)定位；從而避免了依賴Raman光譜系統(tǒng)對金剛石對頂砧樣品腔的壓力測定，從而使Raman光譜系統(tǒng)能夠獨立進行實驗；而且通過金剛石對頂砧樣品腔的預(yù)定位為X射線衍射系統(tǒng)對金剛石對頂砧10實驗提供了較好的初始位置，縮短了對金剛石對頂砧樣品腔的定位時間。

上述所描述的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以以任何合適的方式結(jié)合在一個或更多實施方式中，如有可能，各實施例中所討論的特征是可互換的。

本權(quán)利要求書中，用語“一”、“該”和“所述”用以表示存在一個或多個要素/組成部分/等；用語“包含”和“包括”用以表示開放式的包括在內(nèi)的意思并且是指除了列出的要素/組成部分/等之外還可存在另外的要素/組成部分/等。

本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮說明書及實踐這里公開的發(fā)明后，將容易想到本公開的其它實施方案。本申請旨在涵蓋本公開的任何變型、用途或者適應(yīng)性變化，這些變型、用途或者適應(yīng)性變化遵循本公開的一般性原理并包括本公開未公開的本技術(shù)領(lǐng)域中的公知常識或慣用技術(shù)手段。說明書和實施例僅被視為示例性的，本公開的真正范圍和精神由所附的權(quán)利要求指出。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本公開并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結(jié)構(gòu)，并且可以在不脫離其范圍進行各種修改和改變。本公開的范圍僅由所附的權(quán)利要求來限制。