[實(shí)用新型]一種基于小角散射研究煤樣納米孔隙結(jié)構(gòu)的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202021036789.3
• 申請(qǐng)日: 2020-06-08
• 公開（公告）號(hào): CN212159492U
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉通;趙毅鑫;權(quán)偉隆;胡勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)（北京）
• 主分類號(hào): G01N15/08
• 分類號(hào): G01N15/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實(shí)用新型的目的在于提出一種基于小角散射研究煤樣納米孔隙結(jié)構(gòu)的裝置，支架固定安裝在底座正中心位置，柱型腔與支架通過轉(zhuǎn)軸連接，轉(zhuǎn)軸固定安裝于柱型腔正中心位置，Kapton膜緊密貼合在柱型腔前后兩側(cè)，控制中心與數(shù)控箱連接，數(shù)控箱與轉(zhuǎn)軸連接并固定安裝于支架一端外側(cè)，將樣品放置于微型樣品臺(tái)中，X射線照射樣品，獲得一次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，接著控制中心發(fā)出指令至數(shù)控箱，通過轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)控制樣品倉進(jìn)行順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)60度，X射線再次照射樣品，獲得一次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，最終可獲得一組共六個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，即首先在樣品倉內(nèi)放置好樣品，X射線照射樣品獲得一個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，數(shù)控系統(tǒng)控制樣品倉的轉(zhuǎn)動(dòng)，X射線穿過不同樣品從而獲得不同煤樣的納米孔隙結(jié)構(gòu)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及多孔介質(zhì)納米孔隙結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于小角散射研究煤樣納米孔隙結(jié)構(gòu)的裝置。

背景技術(shù)

我國擁有豐富的煤炭資源，煤層中蘊(yùn)含有豐富的煤層氣，開發(fā)利用煤層氣資源對(duì)我國的能源安全問題具有重要意義。煤層氣俗稱瓦斯，主要以游離瓦斯和吸附瓦斯(80％～90％)兩種形式賦存于煤層中。煤是一種具有復(fù)雜微觀結(jié)構(gòu)特征的多孔介質(zhì)，具有雙重孔隙系統(tǒng)(孔隙-裂隙)，具有較大的內(nèi)表面積(可達(dá)10～40m²/g)，煤中內(nèi)部孔隙的存在關(guān)系到煤吸附、解吸氣體的物理性能。煤層甲烷受分子力的作用可被吸附于煤巖孔隙表面，因而煤層具有很強(qiáng)的吸附能力，可以吸附大量的煤層氣。煤中不同大小的孔徑分布特征、孔形狀及其連通性等，直接決定了煤中瓦斯(煤層氣)的含量及其在煤層中的流動(dòng)性，進(jìn)而影響煤層中的瓦斯抽采?，F(xiàn)有研究表明：煤中微孔發(fā)育程度決定了煤的吸附能力，且吸附最有效的吸附孔隙是納米(100nm以下)。因此煤的納米孔隙結(jié)構(gòu)直接影響煤對(duì)CH₄、CO₂等氣體的吸附特性，進(jìn)而影響煤層氣含量和瓦斯抽采。因此研究煤的納米孔隙結(jié)構(gòu)特征對(duì)于煤層氣開采、瓦斯抽采及CO₂封存等具有重要指導(dǎo)意義。

目前用于表征微觀孔隙結(jié)構(gòu)的方法主要有兩大類，分別是流體侵入法和光電射線觀測(cè)法，而同步輻射小角X射線散射作為光電射線觀測(cè)法的一種，是研究煤微觀孔隙結(jié)構(gòu)的一種無損檢測(cè)手段，能夠完成對(duì)煤中“開孔”和“閉孔”孔隙特征、孔徑分布特征以及比表面積的無損觀測(cè)，其研究煤的微觀孔隙結(jié)構(gòu)尺度大小為1～100nm。

目前，北京同步輻射小角X射線實(shí)驗(yàn)站在靜態(tài)測(cè)量樣品納米孔隙結(jié)構(gòu)時(shí)，所采用的樣品倉為單個(gè)片狀，一次只能測(cè)得一個(gè)樣品。小角X射線實(shí)驗(yàn)站機(jī)時(shí)十分寶貴，一般實(shí)驗(yàn)用戶需大量測(cè)樣，而測(cè)樣時(shí)需要來回更換樣品，嚴(yán)重浪費(fèi)機(jī)時(shí)?；谏鲜霈F(xiàn)狀，因此迫切需要研發(fā)一種能夠一次測(cè)得多組實(shí)驗(yàn)樣品的裝置來研究固態(tài)多孔介質(zhì)納米孔隙結(jié)構(gòu)。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提出一種基于小角散射研究煤樣納米孔隙結(jié)構(gòu)的裝置，并可一次測(cè)得多組實(shí)驗(yàn)樣品。

其中，載物臺(tái)包括支架、底座，支架固定安裝在底座正中心位置，樣品倉包括柱型腔、Kapton膜，柱型腔與支架通過轉(zhuǎn)軸連接，轉(zhuǎn)軸固定安裝于柱型腔正中心位置，Kapton膜緊密貼合在柱型腔前后兩側(cè)，數(shù)控系統(tǒng)包括數(shù)控箱、控制中心，控制中心與數(shù)控箱連接，數(shù)控箱與轉(zhuǎn)軸連接并固定安裝于支架一端外側(cè)，首先將六個(gè)樣品均放置于六個(gè)微型樣品臺(tái)中，X射線穿過前側(cè)Kapton膜照射至微型樣品臺(tái)中最上方樣品再穿過后側(cè)Kapton膜，投射到后端探測(cè)器上，從而獲得一次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，接著控制中心發(fā)出指令至數(shù)控箱，通過轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)控制樣品倉進(jìn)行順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)60度，X射線再次穿過前側(cè)Kapton膜照射至微型樣品臺(tái)中最上方樣品再穿過后側(cè)Kapton膜，投射到后端探測(cè)器上，再次獲得一次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，重復(fù)上述步驟，最終可獲得一組共六個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

一種基于小角散射研究煤樣納米孔隙結(jié)構(gòu)的裝置，包括：