[發明專利]適用于深海高溫熱液流體的耐腐蝕拉曼探頭裝置及方法

在審

• 申請號: 202011291809.6
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112240882A
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: 杜增豐;張鑫;欒振東;席世川;李連福;張建興;宋永東;閻軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院海洋研究所
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;G01N21/01;G01N1/44
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 白振宇

1.一種適用于深海高溫熱液流體的耐腐蝕拉曼探頭裝置，其特征在于：包括探頭艙(1)、探桿(2)、加熱模塊(3)、光纜接頭(4)及液壓接頭(5)，其中探頭艙(1)的探頭艙殼體(21)為內部中空結構，一端安裝有所述光纜接頭(4)，另一端與所述探桿(2)的一端密封連接，該探桿(2)的另一端設有所述加熱模塊(3)，所述探頭艙殼體(21)內安裝有拉曼探頭(20)；所述探桿(2)內部分別開設有探頭通道(19)及流體通道(18)，該探桿(2)上安裝有液壓接頭(5)，所述液壓接頭(5)的一端與流體通道(18)相連通，另一端通過液壓管路(7)與流體樣品抽濾系統(10)相連；所述加熱模塊(3)包括加熱模塊本體(22)、加熱模塊殼體(13)及加熱器(17)，該加熱模塊本體(22)的一端與所述探桿(2)的另一端密封連接，所述加熱模塊本體(22)的另一端安裝有過濾器(12)，所述探頭通道(19)及流體通道(18)分別延伸至加熱模塊本體(22)內部，該加熱模塊本體(22)內分別設有光譜探測腔(16)及進液通道(23)，所述光譜探測腔(16)的一端分別與探頭通道(19)及流體通道(18)相連通，另一端通過所述進液通道(23)與過濾器(12)相連通；所述加熱模塊殼體(13)安裝于加熱模塊本體(22)外部，所述加熱器(17)位于加熱模塊殼體(13)內，并安裝在所述加熱模塊本體(22)外表面上，該加熱器(17)通過深海電纜(8)與外接電源(11)相連；所述光纜接頭(4)通過深海充油光纜(6)與主耐壓艙(9)連接。

2.根據權利要求1所述適用于深海高溫熱液流體的耐腐蝕拉曼探頭裝置，其特征在于：所述加熱模塊殼體(13)內還設有保溫層(14)，該保溫層(14)包裹于所述加熱模塊本體(22)的外部，所述加熱器(17)安裝于保溫層(14)上。

3.根據權利要求2所述適用于深海高溫熱液流體的耐腐蝕拉曼探頭裝置，其特征在于：所述保溫層(14)內設有安裝于加熱模塊本體(22)上的溫度傳感器(15)，該溫度傳感器(15)通過電纜與所述主耐壓艙(9)連接，用于控制所述光譜探測腔(16)的溫度。

4.根據權利要求1所述適用于深海高溫熱液流體的耐腐蝕拉曼探頭裝置，其特征在于：所述流體通道(18)的軸向中心線與探頭通道(19)的軸向中心線相平行。

5.一種權利要求1至4任一權利要求所述適用于深海高溫熱液流體的耐腐蝕拉曼探頭裝置的使用方法，其特征在于：所述主耐壓艙(9)通過深海充油光纜(6)與探頭艙(1)相連，實現激發激光以及樣品拉曼信號的傳輸；所述流體樣品抽濾系統(10)通過液壓管路(7)與探桿(2)相連，抽取外界的高溫熱液流體進入加熱模塊本體(22)內的光譜探測腔(16)中，實現進樣；所述過濾器(12)濾除高溫熱液流體中大粒徑的顆粒物，所述外接電源(11)通過深海電纜(8)與加熱模塊(3)內的加熱器(17)相連，維持進入光譜探測腔(16)的高溫熱液流體樣品的溫度，在所述光譜探測腔(16)內實現保溫保壓原位高溫熱液流體的拉曼光譜探測。

6.根據權利要求5所述的使用方法，其特征在于：具體為：

所述探桿(2)通過液壓接頭(5)經液壓管路(7)與流體樣品抽濾系統(10)相連，在所述流體樣品抽濾系統(10)的驅動下，高溫熱液流體從外界通過所述過濾器(12)進入到加熱模塊本體(22)內的光譜探測腔(16)；

所述探頭艙(1)通過光纜接頭(4)經深海充油光纜(6)與主耐壓艙(8)相連，所述主耐壓艙(8)內的激光器發出的激光經深海充油光纜(6)，到達所述探頭艙殼體(21)內的拉曼探頭(20)、再出射到所述光譜探測腔(16)內的高溫熱液流體樣品中，激發高溫熱液流體樣品產生拉曼信號；高溫熱液流體樣品產生的后向拉曼信號由所述拉曼探頭(20)收集，并通過所述深海充油光纜(6)進入到主耐壓艙(8)內的光譜儀，進行拉曼光譜的采集和保存；

所述外接電源(11)經深海電纜(8)給加熱模塊(3)內的加熱器(17)供電，維持進入所述光譜探測腔(16)的高溫熱液流體樣品的溫度。

7.根據權利要求5所述的使用方法，其特征在于：所述加熱模塊殼體(13)內還設有保溫層(14)，該保溫層(14)內設有安裝于加熱模塊本體(22)上的溫度傳感器(15)，通過所述溫度傳感器(15)控制光譜探測腔(16)的溫度。