[發(fā)明專利]火星模擬環(huán)境下的全光譜原位表征及聯(lián)用實驗裝置及方法

有效

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• 申請日: 2017-06-23
• 公開（公告）號: CN107091817B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 凌宗成;張江;武中臣;李勃;付曉輝;劉長卿;倪宇恒
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: G01N21/359
• 分類號: G01N21/359;G01N21/3563;G01N21/33;G01N21/65
• 代理公司: 青島清泰聯(lián)信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37256
• 代理人: 梁春艷

1.一種火星模擬環(huán)境下的全光譜原位表征及聯(lián)用實驗裝置，其特征在于，包括真空艙體實驗裝置和全光譜原位表征及聯(lián)用實驗裝置，所述真空艙體實驗裝置包括：用于提供真空和模擬火星環(huán)境的真空艙體，所述真空艙體內(nèi)設(shè)有冷熱臺和放置于所述冷熱臺上的樣品盛放件；

與所述真空艙體連通的濕度控制單元，用于模擬和控制火星表面環(huán)境濕度；

與所述濕度控制單元連通的第一供氣單元，用于提供火星大氣；

所述濕度控制單元包括溫控加熱器、放置于所述溫控加熱器上的密閉容器以及與所述密閉容器連通的氣體配置件，所述密閉容器內(nèi)盛放有去離子水，所述氣體配置件與所述真空艙體連通，所述第一供氣單元與所述氣體配置件連通；還包括與所述密閉容器連通的第二供氣單元；所述第一供氣單元包括氣源和盛放氣源的第一氣源鋼瓶，連通所述第一氣源鋼瓶與所述氣體配置件的密封管路上設(shè)有第一氣體流量計；所述第二供氣單元包括氣源和盛放氣源的第二氣源鋼瓶，連通所述第二氣源鋼瓶與所述密閉容器的密封管路上設(shè)有第二氣體流量計，并且連通所述第二氣源鋼瓶與所述密閉容器的密封管路的一端伸入所述密閉容器內(nèi)去離子水的液面以下；

放置于所述真空艙體外的溫度控制單元，所述溫度控制單元與所述冷熱臺連接，用于模擬和控制火星表面環(huán)境溫度；

所述全光譜原位表征及聯(lián)用實驗裝置包括設(shè)于所述真空艙體外的至少兩臺光譜儀，每臺光譜儀連接一個用于采集光譜信號的傳感元件，每個傳感元件連接一個光源，所述傳感元件位于所述真空艙體內(nèi)，所述光源位于所述真空艙體外；

所述溫度控制單元包括溫度控制器、液體泵和杜瓦瓶，所述溫度控制器與所述液體泵電連接，所述液體泵分別通過密封管路與所述杜瓦瓶和設(shè)置于所述冷熱臺內(nèi)的冷卻件連通，所述冷熱臺上設(shè)有與所述溫度控制器連接溫度傳感器；所述冷熱臺上表面設(shè)有旋轉(zhuǎn)樣品臺，所述旋轉(zhuǎn)樣品臺在所述冷熱臺上水平360°旋轉(zhuǎn)，所述樣品盛放件放置于所述旋轉(zhuǎn)樣品臺上；

所述真空艙體實驗裝置還包括與所述真空艙體連接的真空控制單元，用于使所述真空艙體內(nèi)形成真空環(huán)境；所述真空控制單元包括真空泵和與所述真空艙體連接的真空計，所述真空泵通過密封管路與所述真空艙體連通；

所述真空艙體實驗裝置還包括壓力控制單元，所述壓力控制單元包括氣體流量計以及與所述氣體流量計連接壓力控制器，所述氣體流量計設(shè)于連通所述第一供氣單元與所述氣體配置件連通的密封管路上，所述壓力控制器與所述真空控制單元的真空泵電連接；

所述真空艙體實驗裝置還包括用于提供火星表面電場環(huán)境的電場控制單元，所述電場控制單元包括放置于真空艙體內(nèi)的電動平移臺和平行板電容，以及放置于真空艙體外的電壓控制單元，所述電壓控制單元包括電壓發(fā)生器、變壓器和電動平移臺控制器；

所述真空艙體實驗裝置還包括用于提供火星表面紫外輻射條件的紫外輻照光源，所述紫外輻照光源安裝于所述真空艙體的透明真空視窗上。

2.一種火星模擬環(huán)境下的全光譜原位表征及聯(lián)用實驗方法，采用如權(quán)利要求1所述的火星模擬環(huán)境下的全光譜原位表征及聯(lián)用實驗裝置，其特征在于，其具體實驗步驟如下：檢測實驗裝置并調(diào)試其至正常工作狀態(tài)，根據(jù)火星表面存在的礦物種類選擇礦物樣品；

向真空艙體內(nèi)的樣品盛放件中添加礦物樣品；

通過真空艙體實驗裝置模擬火星環(huán)境氣氛、濕度、壓力、溫度條件；

依次打開光源及光譜儀，光譜儀采集光譜；

所有樣品光譜采集完畢后，關(guān)閉光源及光譜儀。

3.一種火星模擬環(huán)境下的全光譜原位表征及聯(lián)用實驗方法，采用如權(quán)利要求1所述的火星模擬環(huán)境下的全光譜原位表征及聯(lián)用實驗裝置，其特征在于，其具體實驗步驟如下：檢測實驗裝置并調(diào)試其至正常工作狀態(tài)，根據(jù)火星表面存在的礦物種類選擇礦物樣品；

向真空艙體內(nèi)的樣品盛放件中添加礦物樣品；

通過真空艙體實驗裝置模擬火星環(huán)境氣氛、濕度、壓力、溫度、紫外輻射條件；

依次打開光源及光譜儀，光譜儀采集光譜；

所有樣品光譜采集完畢后，關(guān)閉光源及光譜儀。

4.一種火星模擬環(huán)境下的全光譜原位表征及聯(lián)用實驗方法，采用如權(quán)利要求1所述的火星模擬環(huán)境下的全光譜原位表征及聯(lián)用實驗裝置，其特征在于，其具體實驗步驟如下：檢測實驗裝置并調(diào)試其至正常工作狀態(tài)，根據(jù)火星表面存在的礦物種類選擇礦物樣品；

向真空艙體內(nèi)的樣品盛放件中添加礦物樣品；

通過真空艙體實驗裝置模擬火星環(huán)境氣氛、濕度、壓力、紫外輻射、電場條件；

依次打開光源及光譜儀，光譜儀采集光譜；

所有樣品光譜采集完畢后，關(guān)閉光源及光譜儀。