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压力能够有效压缩物质内原子间距,改变物质晶格和能带结构,继而在物质中产生新奇的性质和效应。金刚石对顶砧装置(DAC)是产生静高压的重要装置,基于DAC高压原位探测技术,物质中诸多在常压下不能表现出的奇异现象被发掘出来。其中压力诱导高温超导现象的研究一直是物理学的前沿课题,有关金属氢常温超导现象的研究更被誉为高压物理的“圣杯”。压致超导现象的研究需要在DAC上建立高压原位超导探测方法,然而传统的电阻测量和抗磁性测量方法并不能满足压致超导现象的精确检测。这是因为在超高压环境下金属电极极有可能会与样品发生反应,而使研究对象的属性发生根本改变。同时,高压下极小的样品尺寸也会使抗磁性检测的灵敏度极具下降,为超导现象的甄别带来不可避免的困难。因此,在DAC内发展全新的高灵敏超导测量技术对于高压超导现象的研究至关重要。金刚石氮空位(NV~-)色心因其在微小磁场变化探测方面具有高灵敏度和高空间分辨率,所以使超高压环境下极微小超导样品的迈斯纳效应研究成为可能。本论文从NV~-色心的迈斯纳效应测量方法出发,利用有限元分析手段,在DAC内模拟了不同样品发生超导相变时,样品周围磁场分布的变化情况,得到如下结论:1、基于NV~-色心测量磁场的优越性和可行性,并与有限元分析相结合,建立行之有效的DAC内基于NV~-色心原位迈斯纳效应测量的实验方法和实验模型:将微波引入到DAC的样品腔内以激发NV~-色心的电子自旋共振,并在压砧周围放置励磁线圈以产生静磁场。在DAC内样品附近放置金刚石NV~-色心,然后通过监视NV~-色心的电子自旋共振峰检测迈斯纳效应,继而判断超导态的发生。2、对于磁性样品和非磁性样品,在变为超导态后DAC内磁感应强度变化较大的位置仅在距中心轴100μm内的样品区域,而样品区域外各点的磁感应强度几乎不变。3、磁性样品超导转变后磁感应强度变化最大的位置发生在样品侧壁中心;非磁性样品则发生在临近线圈端的样品侧壁边缘。即可总结为样品发生超导后,DAC内磁感应强度变化最明显的位置主要在样品侧壁。4、研究了励磁线圈位置对压腔内样品磁场分布的影响,发现线圈越靠近样品,超导转变时样品处的磁场变化量越大。5、根据有限元磁场分析结果,我们得知超导转变后磁场变化最大的位置,从而帮助我们确定布置NV~-色心的最佳位置,即实验中需要将NV~-色心布置在样品侧壁,从而检测到最强的磁场变化信号。此外,通过有限元法研究励磁线圈位置对DAC内样品磁场分布的影响,得到放置线圈的理想位置应紧贴垫片且尽可能的靠近样品。本文的有限元模拟为DAC内NV~-色心迈斯纳效应测量提供了最佳实验方案,对NV~-色心和励磁线圈具体的集成和布置具有指导意义,为实现DAC高压下高精度和高空间分辨的物质超导态测量提供可能,也为高压超导研究提供了新的方法和依据,对未来高压超导现象研究乃至整个高压物理学的其他研究产生重要的推动作用。