1. 六面顶压机
结构和原理：六面顶压机是高温高压法制备单晶金刚石常用的设备。它主要由六个顶锤组成，这些顶锤从六个方向对合成腔体施加压力，能够产生非常高的静水压。在合成过程中，将石墨等碳源材料与金属催化剂放置在合成腔体内，通过外部加热装置对腔体进行加热，同时六面顶锤施加压力，创造高温高压环境，使碳原子在催化剂的作用下结晶形成金刚石。
应用特点：这种设备可以比较精确地控制压力和温度，合成的金刚石质量相对稳定。例如，我国在六面顶压机的研发和应用方面取得了很多成果，其能够在相对较小的空间内产生足够高的压力和温度，适合小到中等颗粒尺寸的单晶金刚石合成，并且在工业生产中可以实现一定程度的批量生产。
2.两面顶压机
结构和原理：两面顶压机是通过两个相对的压头对样品施加压力。它的结构相对简单，主要由上下两个压头和支撑装置组成。在工作时，压力通过压头传递到合成模具中的样品，同时通过外部加热方式使样品达到高温状态。模具内部放置碳源和催化剂，在高温高压环境下促使金刚石生长。
应用特点：两面顶压机能够产生较高的压力，适合用于一些对压力要求特别高的合成实验或特定工艺的金刚石制备。不过，由于其施压方向较为单一，压力的均匀性可能不如六面顶压机，在合成大颗粒单晶金刚石时，可能会因为压力不均匀导致晶体生长不均匀等问题。
3.高温加热系统
组成部分：在高温高压设备中，高温加热系统是必不可少的。它主要包括加热元件（如石墨加热管、金属加热丝等）和温度测量与控制装置。对于以石墨为加热元件的系统，当电流通过石墨时，石墨会发热，从而为合成腔体提供热量。温度测量装置（如热电偶等）可以实时监测温度，反馈给控制系统，以确保温度保持在设定的合成金刚石所需的范围内。
作用：准确的温度控制对于金刚石的生长至关重要。不同的碳源和催化剂组合，以及不同的生长阶段，可能需要不同的温度条件。例如，在某些合成工艺中，温度需要控制在 1300 - 1500℃左右，高温加热系统能够满足这种精确控制的要求，保证金刚石的生长质量和生长速度。
4.压力控制系统
组成部分：压力控制系统主要包括压力传感器和压力调节装置。压力传感器能够实时检测合成腔体内部的压力，将压力信号转换为电信号传输给控制系统。压力调节装置则根据控制系统的指令，通过调节顶锤的推进程度（对于六面顶压机等）或者其他施压方式来调整压力大小。
作用：在金刚石合成过程中，压力的稳定性和准确性对晶体的生长影响很大。例如，在金刚石成核和生长阶段，需要将压力稳定控制在 5 - 10GPa 左右。压力控制系统能够有效避免因压力波动而导致的晶体缺陷或生长失败，确保合成过程的顺利进行。
