研究物质在高压下的性质时，需将物质置于高压腔体中，这就要用到高压设备。对于科学研究工作来说，高压腔体的体积不能太小，内部的压强梯度不能过大，最好能产生静水压。高压设备主要有活塞-圆筒装置、Bridgman压机、压砧-圆筒装置、多压砧装置和金刚石对顶砧装置(DAC)等。这些设备中必须包含能够移动的部件以压缩其中的物质产生高压，而且和高压腔体中物质接触的部分要具有比这种物质高的硬度。各种高压设备产生高压的方式不同，所能达到的极限工作压强也不一样。

1.活塞-圆筒装置

高压设备的相关部件，如活塞、圆筒和压砧并不是直接和被研究样品接触的，否则样品将处于极不均匀的压力作用下。使用传压介质可以解决这个问题。样品的尺寸远远小于传压介质，被夹在传压介质中间，其局部的压力相对均匀。为了保持压力的均匀性以及有效地提高设备的使用压力，正确选择具有一定机械性能的密封材料是非常重要的。密封材料在受压缩时，在保持半流动状态下产生变形。在压砧系统中，密封材料发生流动后可有效地提供对压砧的侧向支撑，从而提高其工作压强。

活塞-圆筒装置的极限压强是由构成的材料和具体设计决定的。一般比较硬的钢的压缩屈服强度为2.0GPa，350超高强度钢的屈服强度为2.8GPa，是已知最硬的钢。WC合金是高压设备中常用的材料，其压缩屈服强度约为5.0GPa。无预应力的圆筒的极限工作压强就是压缩屈服强度，使用组合圆筒或自紧圆筒可以提高其使用压强。350超高强度钢比较脆，当圆筒的工作压强达到2.8GPa时，会出现很多纵向裂纹。一般情况下，应用硬度稍低但具有一定塑性的钢来制造圆筒，可达到的压强为3～3.5GPa。利用WC合金材料可得到3.0GPa以上的压强。

活塞-圆筒装置可提供较大的高压腔，但产生的压强相对较低。通过施加的力和活塞的面积可精确地确定压强。在活塞-圆简装置中，可方便地引入加热部件，并实现精确的温度控制。目前，活塞-圆筒装置广泛地用于5GPa以下的样品合成、材料物理化学性质研究，也可为更高压强下的进一步实验进行前期预压工作。

2.Bridgman压机

根据大质量支撑原理，压砧可以承受比自身材料屈服强度高得多的压强。而单级活塞-圆筒装置缺乏支撑，产生的压强有限。1952年，Bridgman设计了一种压力机，由两个相对放置的圆锥形压砧组成。压缩其间的物质可以产生高压。压砧一般由高强度材料构成，如WC、烧结金刚石等。砧面的面积和底面面积比约为1∶10。当压砧在工作时，砧面上的应力被均匀分散到底面上，使其能承受很大的压强。外力是沿着压砧的轴向施加的，因此压砧在轴向被压缩，而径向发生膨胀，处于拉伸状态。由于WC等材料的拉伸性能比较差，在高压下出现裂纹。为了避免这种情形的发生，可对压砧的径向施加预应力，使压砧在不工作时处于压缩状态。在工作时，压砧内部的应力首先需要抵消这部分预应力，然后才能对压砧产生破坏。

这种装置的主要缺点是高压腔体比较小，样品比较薄。另外对样品进行加热时，压砧不可避免地受到损伤，从而耐压会降低。但是这种装置结构简单，易于操作，对于从事基础科学研究的人员来说仍具有吸引力。(www.daowen.com)

3.多压砧装置

多压砧装置是在二十世纪五六十年代发展起来的。这种装置中的所有压砧具有相同形状和几何尺寸，合在一起构成正多面体状的高压腔体。砧面可以是正三角形、正方形和正五边形，最简单的正多面体是正四面体，所以压砧的数量应在4以上。

Bridgman压机和Drickamer装置的高压腔体几乎是二维的，得到的是片状样品。多压砧装置的高压腔体明显大于前面两种装置。应用固态传压介质时，两压砧装置高压腔体内的压力分布很不均匀。多压砧装置是从多个等价方向同时加压的，静水压条件得到了很大改善。

常用的多压砧装置中压砧的数目为4、6和8，增加压砧的数目如12和20，显然会使高压腔体内的静水压条件更好，但每个压砧所对应的空间立体角会减小，造成大质量支撑增强系数的降低，压砧的极限工作压强反而降低。20世纪60年代后期，日本大阪大学awai实验室曾经尝试过正二十面体高压装置的研制，结果造成许多压砧的损坏。另一方面，压砧的数目越多，各个压砧位置的校准、加压移动过程中的同步性就越难实现，带来许多技术上的问题。实践表明，高压装置中最有效的压砧数目是8个，正八面体装置实现了大质量支撑原理和压砧数目(即静水压条件)的最佳结合。

4.金刚石对顶砧装置

金刚石对顶砧装置，又称金刚石压机，实际上是一种Bridgman装置，压砧材料为单晶金刚石。由于金刚石结合了高强度和对紫外光、可见光、红外光和X-射线透明的性质，这种装置可以产生相当高的压强，同时又能进行原位探测。金刚石压机具有结构简单、体积小、重量轻和操作方便的特点，是当今最流行的高压产生装置。金刚石压机的原理非常简单，两个金刚石压砧的台面相对，在外力的作用下挤压处于中间的密封材料而产生高压。密封材料的小孔内充满液态或固态的传压介质，使处于其中的样品受到静水压或准静水压的作用。实际应用中，金刚石压砧要固定到垫块上，外力通过金刚石压机的框架加载。在加压之前，两个金刚石压砧的砧面要调节平行，压砧的中轴线要重合，以避免压砧在加压过程中损坏，并保证达到高的压强。根据外力加载方式的不同，人们设计出不同种类的金刚石压机。

金刚石压机的简单结构，包括活塞-圆筒、垫块、摇床以及金刚石、密封材料。在外力作用下，活塞和圆筒发生相对移动，挤压金刚石压砧，在密封材料中心的孔内产生高压。垫块和摇床的作用是保持两个金刚石压砧的同轴和砧面平行。