[發(fā)明專利]一種地外天體大氣成分及同位素測量儀和測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710064884.0
• 申請日: 2017-02-05
• 公開（公告）號: CN107045016B
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉子恒;賀懷宇;蘇菲
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所
• 主分類號: G01N27/62
• 分類號: G01N27/62
• 代理公司: 北京金智普華知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 巴曉艷

1.一種地外天體大氣成分及同位素測量儀，其特征在于，所述測量儀包括氣體采集室、氣體處理室、四級桿質(zhì)譜儀、高真空泵；

氣體采集室，用于采集并存儲待測地外天體大氣；

氣體處理室，外圍設(shè)置加熱裝置，氣體處理室的進(jìn)氣口與氣體采集室連接，氣體處理室對待測地外天體大氣進(jìn)行處理，為氣體元素及同位素測量做準(zhǔn)備；

四級桿質(zhì)譜儀，與氣體處理室的出氣口連接，對氣體處理室處理后的待測地外天體大氣進(jìn)行測試，測量獲得地外天體大氣成分及同位素含量；

高真空泵，與氣體處理室和四級桿質(zhì)譜儀連接；

所述測量儀還包括活性氣體吸附裝置，活性氣體吸附裝置的一端與氣體處理室連接，另一端與所述高真空泵連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種地外天體大氣成分及同位素測量儀，其特征在于，所述測量儀還包括標(biāo)準(zhǔn)氣體室，用于存儲成分已知的標(biāo)準(zhǔn)氣體，以對待測地外天體大氣的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行矯正。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種地外天體大氣成分及同位素測量儀，其特征在于，所述測量儀還包括溫度壓力感應(yīng)裝置，所述溫度壓力感應(yīng)裝置測量進(jìn)入氣體處理室中的氣體總含量，并可以預(yù)判氣體處理室中的氣體的壓力是否低于所述四級桿質(zhì)譜儀的安全測量值。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述一種地外天體大氣成分及同位素測量儀，其特征在于，所述測量儀還包括控制氣體流通的閥門；

在氣體采集室的進(jìn)氣端設(shè)置第一閥門，在氣體采集室和氣體處理室之間的氣體管道上設(shè)置第二閥門；

在氣體處理室和高真空泵之間的氣體管道上設(shè)置第三閥門；

在氣體處理室和四級桿質(zhì)譜儀之間的氣體管道上設(shè)置第四閥門；

在氣體處理室和活性氣體吸附裝置之間的氣體管道上設(shè)置第五閥門，在活性氣體吸附裝置和高真空泵之間的氣體管道上設(shè)置第六閥門；

在標(biāo)準(zhǔn)氣體室和氣體處理室之間的氣體管道上設(shè)置第七閥門和第八閥門；

在高真空泵和四級桿質(zhì)譜儀之間的氣體管道上設(shè)置第九閥門。

5.一種地外天體大氣成分及同位素的測量方法，所述方法采用權(quán)利要求4所述測量儀，其特征在于，所述方法能夠準(zhǔn)確測量待測氣體中活性氣體的含量，所述方法包括以下步驟：

1）真空維持：打開第三閥門和第九閥門，開啟高真空泵，使氣體處理室和四級桿質(zhì)譜儀呈真空狀態(tài)，然后關(guān)閉第三閥門和第九閥門，為待測地外天體大氣的氣體元素及同位素測量做準(zhǔn)備；

2）采集待測地外天體大氣：打開第一閥門，待測地外天體大氣進(jìn)入氣體采集室，然后關(guān)閉第一閥門，打開第二閥門待測地外天體大氣進(jìn)入氣體處理室，氣體采集室和氣體處理室中的氣體達(dá)到氣壓平衡后，關(guān)閉第二閥門；

3）氣體含量預(yù)判：溫度壓力感應(yīng)裝置測量進(jìn)入氣體處理室中的氣體總含量，如果氣體處理室中的壓力高于所述四級桿質(zhì)譜儀在與氣體處理室相同溫度下的最大工作氣壓，則進(jìn)入步驟4）；如果氣體處理室的壓力低于所述四級桿質(zhì)譜儀在與氣體處理室相同溫度下的最大工作氣壓，則打開第四閥門，直接進(jìn)入步驟5）；

4）氣體處理室中的氣體總含量的調(diào)節(jié)：打開第三閥門抽走氣體處理室中的部分氣體，然后關(guān)閉第三閥門；返回步驟3）對處理室中氣體含量進(jìn)行預(yù)判；

5）分析測定：采用四級桿質(zhì)譜儀對來自氣體處理室的氣體進(jìn)行測試；

6）數(shù)據(jù)矯正：對標(biāo)準(zhǔn)氣體室中的標(biāo)準(zhǔn)氣體進(jìn)行測量，以對四級桿質(zhì)譜儀的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行矯正；

1’）真空維持：與上述步驟1）相同；

2’）關(guān)閉第八閥門打開第七閥門待氣壓平衡后關(guān)閉第七閥門打開第八閥門，標(biāo)準(zhǔn)氣體進(jìn)入氣體處理室，待氣壓平衡后關(guān)閉第八閥門；

3’）氣體含量預(yù)判：與上述步驟3）相同；

4’）氣體處理室中的氣體總含量的調(diào)節(jié)：打開第三閥門抽走氣體處理室中的氣體，然后關(guān)閉第三閥門；返回步驟3’）對處理室中氣體含量進(jìn)行預(yù)判；

5’）分析測定：采用四級桿質(zhì)譜儀對來自氣體處理室的氣體進(jìn)行測試，獲得標(biāo)準(zhǔn)氣體的測量結(jié)果。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種地外天體大氣成分及同位素的測量方法，其特征在于，所述方法還能夠測量地外天體大氣中惰性氣體的含量，測量惰性氣體時，在步驟5）和步驟6）中間添加以下兩個步驟：

A）活性氣體去除：待步驟5）完成對待測地外天體大氣的總體測定后，關(guān)閉第四閥門，并打開第六閥門和第九閥門，打開高真空泵，使活性氣體吸附裝置和四級桿質(zhì)譜儀內(nèi)為真空狀態(tài)，然后關(guān)閉第六閥門和第九閥門；

開啟第五閥門，活性氣體吸附裝置吸附氣體處理室中的活性氣體，剩余惰性氣體；

B）惰性氣體含量及同位素的測量：打開第四閥門，采用四級桿質(zhì)譜儀對去除活性氣體后剩余的惰性氣體進(jìn)行測試。