[發明專利]火星模擬環境下的全光譜原位表征及聯用實驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201710486669.X
• 申請日: 2017-06-23
• 公開（公告）號: CN107091817B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）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）人: 山東大學
• 主分類號: G01N21/359
• 分類號: G01N21/359;G01N21/3563;G01N21/33;G01N21/65
• 代理公司: 青島清泰聯信知識產權代理有限公司 37256
• 代理人: 梁春艷

本發明涉及一種火星模擬環境下的全光譜原位表征及聯用實驗裝置及實驗方法，包括真空艙體實驗裝置和全光譜表征及聯用實驗裝置，真空艙體實驗裝置包括真空艙體、與真空艙體連通的濕度控制單元、與濕度控制單元連通的供氣單元和放置于真空艙體外的溫度控制單元，真空艙體內設有冷熱臺和樣品盛放件，溫度控制單元與冷熱臺連接；全光譜表征及聯用實驗裝置包括設于真空艙體外的至少兩臺光譜儀，每臺光譜儀連接一個傳感元件，每個傳感元件連接一個光源，傳感元件位于真空艙體內，光源位于真空艙體外。本發明能夠模擬火星環境，并在模擬的火星環境下進行樣品從紫外、可見近紅外到中紅外和拉曼光譜收集，全面掌握火星環境條件與樣品光譜的耦合關系，用于火星遙感和就位探測光譜數據的比對和解譯。

技術領域

本發明涉及光譜實驗技術領域，涉及火星模擬環境下的光譜實驗技術，具體地說，涉及一種火星模擬環境下的全光譜原位表征及聯用實驗裝置及方法，用于不同火星模擬環境條件下的多種光譜綜合性原位測試。

背景技術

火星和地球一樣擁有多樣的地形地貌，有高山、平原和峽谷，地表沙丘、礫石遍布，火星也具有大氣層，但其主要成分為CO₂(～95.5％)，而且氣壓很低(～600-1000Pa)，全球年平均溫度低達-63℃。火星表面物質成分的光譜學特征(如紫外光譜、可見近紅外反射光譜、中紅外光譜、拉曼光譜等)是進行火星未知巖石或礦物成分的遙感和就位探測的主要手段。特定火星環境下，火星表面物質(如礦物/鹽類)可能會出現異于地球的新光譜特征，尤其是中紅外和近紅外等光譜受火星環境條件的影響更為明顯。目前，國內未見關于火星模擬環境下的光譜原位表征實驗的相關報道，國外雖然報道了某些光譜表征實驗，但大部分不是在模擬火星環境條件下進行的，而關于火星模擬環境下火星礦物/鹽類實驗主要為單種光譜表征，所獲光譜信息較為單一，缺乏聯用多種光譜技術進行綜合原位表征的相關實驗。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的上述缺陷和不足，提供了一種火星模擬環境下的全光譜原位表征及聯用實驗裝置及方法，用于進行不同模擬火星環境下的多種光譜(包括可見近紅光譜、中紅外光譜、拉曼光譜、紫外光譜)的綜合原位測試實驗。

為了達到上述目的，本發明提供了一種火星模擬環境下的全光譜原位表征及聯用實驗裝置，包括真空艙體實驗裝置和全光譜原位表征及聯用實驗裝置，所述真空艙體實驗裝置包括：

用于提供真空和模擬火星環境的真空艙體，所述真空艙體內設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；

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境溫度；

所述全光譜原位表征及聯用實驗裝置包括設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，所述光源位于所述真空艙體外。

優選的，所述光譜儀設有兩臺，第一光譜儀為可見近紅外光譜儀，用于表征可見近紅外光譜，第二光譜儀為傅里葉變換中紅外光譜儀，用于表征中紅外光譜；所述傳感元件包括與所述可見近紅外光譜儀連接的可見近紅外反射光纖探頭和與所述傅里葉變換中紅外光譜儀連接的中紅外反射光纖探頭；所述光源包括與所述可見近紅外反射光纖探頭連接的可見近紅外光源和與所述中紅外反射光纖探頭連接的中紅外光源。