[發(fā)明專利]一種超高真空紅外光譜原位分析系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810974831.7
• 申請(qǐng)日: 2018-08-24
• 公開（公告）號(hào): CN110857912A
• 公開（公告）日: 2020-03-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 嚴(yán)潔;劉建;高平;孫曉軍;劉維民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所
• 主分類號(hào): G01N21/3563
• 分類號(hào): G01N21/3563
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 周瑞華

本發(fā)明公開了一種超高真空紅外光譜原位分析系統(tǒng)，包括紅外光譜儀，該系統(tǒng)還包括與超高真空樣品室相連的樣品控制裝置和超高真空獲得裝置；超高真空樣品室兩側(cè)設(shè)有超高真空KBr紅外窗口；超高真空獲得裝置包括無(wú)油機(jī)械泵、渦輪分子泵和濺射離子泵；樣品控制裝置由微分頭通過(guò)軸、桿控制其下方的樣品架，并與超高真空樣品室采用金屬封接，通過(guò)波紋管進(jìn)行力及運(yùn)動(dòng)的傳遞。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了模擬空間環(huán)境下材料表面的紅外光譜原位分析。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種超高真空紅外光譜原位分析系統(tǒng)，應(yīng)用于模擬空間環(huán)境下材料表面微觀結(jié)構(gòu)的原位紅外光譜分析，屬于空間科學(xué)與表面分析技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

紅外光譜儀是利用物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的紅外輻射的吸收特性，進(jìn)行分子組成和結(jié)構(gòu)分析的有力工具。紅外光譜分析技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、波數(shù)準(zhǔn)確、重復(fù)性好。將紅外光譜儀應(yīng)用到空間科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，可以將材料在空間環(huán)境下物理化學(xué)性質(zhì)的變化與其表面微觀結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確關(guān)聯(lián)，通過(guò)優(yōu)化材料微觀結(jié)構(gòu)改善其空間環(huán)境適應(yīng)性。但空氣中的水和二氧化碳不僅存在紅外吸收，還可能污染材料表面，甚至發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，急需發(fā)展空間環(huán)境下紅外光譜原位分析技術(shù)及其裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于為解決現(xiàn)有技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)模擬空間環(huán)境下材料表面的紅外光譜原位分析提供了一種超高真空紅外光譜原位分析系統(tǒng)。

一種超高真空紅外光譜原位分析系統(tǒng)，包括紅外光譜儀，其特征在于該系統(tǒng)還包括與超高真空樣品室相連的樣品控制裝置和超高真空獲得裝置；所述超高真空樣品室兩側(cè)設(shè)有超高真空KBr紅外窗口；所述超高真空獲得裝置包括無(wú)油機(jī)械泵、渦輪分子泵和濺射離子泵；所述樣品控制裝置由微分頭通過(guò)軸、桿控制其下方的樣品架，并與超高真空樣品室采用金屬封接，通過(guò)波紋管進(jìn)行力及運(yùn)動(dòng)的傳遞。

所述超高真空樣品室通過(guò)其上所設(shè)閘板閥與空間摩擦學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)連接，優(yōu)選采用雙閘板閥聯(lián)用實(shí)現(xiàn)雙向密封，保證可隨時(shí)與空間摩擦學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)聯(lián)通或者斷開，并可獨(dú)立對(duì)材料表面進(jìn)行快速原位分析。

所述超高真空獲得裝置的極限真空為10^-8 Pa。

所述紅外光譜儀的光路系統(tǒng)采用掠入射的角度為4^o模式進(jìn)行紅外光譜采集。

所述超高真空KBr紅外窗口由圓片狀的KBr晶體和超高真空密封法蘭組成，確保了紅外光的透過(guò)率以及真空度的獲取。

所述樣品控制裝置控制樣品進(jìn)行四個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)（面內(nèi)左右運(yùn)動(dòng)、軸線旋轉(zhuǎn)、高度方向調(diào)節(jié)）從而獲取測(cè)試最佳位置。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下：

1、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了模擬空間環(huán)境下材料表面的紅外光譜原位分析。

2、本發(fā)明所述系統(tǒng)與空間摩擦學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)通過(guò)超高真空閘板閥連接，可以實(shí)現(xiàn)空間摩擦學(xué)實(shí)驗(yàn)樣品的原位紅外光譜分析，將潤(rùn)滑材料的空間摩擦學(xué)行為與其表面及化學(xué)狀態(tài)準(zhǔn)確關(guān)聯(lián)，通過(guò)控制潤(rùn)滑材料表面和化學(xué)結(jié)構(gòu)優(yōu)化其空間環(huán)境適應(yīng)性，解決了集群結(jié)構(gòu)的匹配和性能兼容問(wèn)題，避免了大氣環(huán)境對(duì)樣品表面的污染，為設(shè)計(jì)新型空間潤(rùn)滑材料提供可靠的實(shí)驗(yàn)依據(jù)，對(duì)保障月球探測(cè)等航天工程的順利實(shí)施意義重大。

3、樣品可以進(jìn)行四個(gè)自由度調(diào)整，確保光路實(shí)現(xiàn)掠入射漫反射模式，可以獲得較強(qiáng)的表面反射紅外光譜信號(hào)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的側(cè)視圖。

圖2為本發(fā)明的俯視圖。

圖3為本發(fā)明光路系統(tǒng)示意圖。

圖中：1-超高真空樣品室，2-紅外光譜儀，3-閘板閥，4-無(wú)油機(jī)械泵，5-渦輪分子泵，6-樣品控制裝置，7-超高真空KBr紅外窗口。

具體實(shí)施方式