[發明專利]一種超高真空紅外光譜原位分析系統

在審

• 申請號: 201810974831.7
• 申請日: 2018-08-24
• 公開（公告）號: CN110857912A
• 公開（公告）日: 2020-03-03
• 發明（設計）人: 嚴潔;劉建;高平;孫曉軍;劉維民
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所
• 主分類號: G01N21/3563
• 分類號: 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

本發明公開了一種超高真空紅外光譜原位分析系統，包括紅外光譜儀，該系統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設有超高真空KBr紅外窗口；超高真空獲得裝置包括無油機械泵、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，通過波紋管進行力及運動的傳遞。本發明實現了模擬空間環境下材料表面的紅外光譜原位分析。

技術領域

本發明涉及一種超高真空紅外光譜原位分析系統，應用于模擬空間環境下材料表面微觀結構的原位紅外光譜分析，屬于空間科學與表面分析技術領域。

背景技術

紅外光譜儀是利用物質對不同波長的紅外輻射的吸收特性，進行分子組成和結構分析的有力工具。紅外光譜分析技術的優點是靈敏度高、波數準確、重復性好。將紅外光譜儀應用到空間科學技術領域，可以將材料在空間環境下物理化學性質的變化與其表面微觀結構準確關聯，通過優化材料微觀結構改善其空間環境適應性。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，甚至發生化學反應，影響檢測結果的準確性。因此，急需發展空間環境下紅外光譜原位分析技術及其裝置。

發明內容

本發明的目的在于為解決現有技術難以實現模擬空間環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。

一種超高真空紅外光譜原位分析系統，包括紅外光譜儀，其特征在于該系統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設有超高真空KBr紅外窗口；所述超高真空獲得裝置包括無油機械泵、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，通過波紋管進行力及運動的傳遞。

所述超高真空樣品室通過其上所設閘板閥與空間摩擦學實驗系統連接，優選采用雙閘板閥聯用實現雙向密封，保證可隨時與空間摩擦學實驗系統聯通或者斷開，并可獨立對材料表面進行快速原位分析。

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采用掠入射的角度為4^o模式進行紅外光譜采集。

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率以及真空度的獲取。

所述樣品控制裝置控制樣品進行四個自由度運動（面內左右運動、軸線旋轉、高度方向調節）從而獲取測試最佳位置。

本發明的優點如下：

1、本發明實現了模擬空間環境下材料表面的紅外光譜原位分析。

2、本發明所述系統與空間摩擦學實驗系統通過超高真空閘板閥連接，可以實現空間摩擦學實驗樣品的原位紅外光譜分析，將潤滑材料的空間摩擦學行為與其表面及化學狀態準確關聯，通過控制潤滑材料表面和化學結構優化其空間環境適應性，解決了集群結構的匹配和性能兼容問題，避免了大氣環境對樣品表面的污染，為設計新型空間潤滑材料提供可靠的實驗依據，對保障月球探測等航天工程的順利實施意義重大。

3、樣品可以進行四個自由度調整，確保光路實現掠入射漫反射模式，可以獲得較強的表面反射紅外光譜信號。

附圖說明

圖1為本發明的側視圖。

圖2為本發明的俯視圖。

圖3為本發明光路系統示意圖。

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

具體實施方式