[發明專利]一種含水冰月壤水汽提取模擬實驗裝置

有效

• 申請號: 202110582255.3
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113432931B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 郝佳龍
• 申請（專利權）人: 中國科學院地質與地球物理研究所
• 主分類號: G01N1/22
• 分類號: G01N1/22;G01K13/12
• 代理公司: 北京五月天專利商標代理有限公司 11294
• 代理人: 王振華

本發明公開了一種含水冰月壤水汽提取模擬實驗裝置，它包括主體腔體，控制單元，液氮輸送單元及真空設備單元；其實驗步驟包括啟動真空設備單元及液氮輸送單元，當主體腔體真空參數及溫度參數達到設定閾值后，采用局部加熱的方式對水冰進行水汽提取，提取的水汽可傳輸到水汽分析儀器進行進一步水汽分析。本發明的優點為能夠模擬低溫、真空月面環境下的月球水冰局部提取水汽過程。

技術領域

本發明涉及一種含水冰月壤水汽提取模擬實驗裝置。

背景技術

月球水和揮發分的分布和來源是國際月球科學研究和月球探測的核心科學問題，國際上各國的月球探測計劃中，實施了對月球南北二極永久陰影區水冰的探測，并獲得H富集的信號，間接證明了水冰的存在。但是，這些探測任務實際上并未真正探測到水，即H₂O，對可能存在的水冰含量、以及水冰的來源等毫無認識。目前，月球永久陰影區水和揮發分探測已成為我國月球探測后續任務的重要內容之一。然而，目前還沒有模擬月面環境下的含水冰月壤水汽提取技術。

發明內容

為了解決以上的技術問題，提供了一種含水冰月壤水汽提取模擬實驗裝置。該系統包括主體腔體，控制單元，液氮輸送單元及真空設備單元；所述主體腔體包括模擬月壤杯、加熱模塊、制冷模塊及水汽提取模塊；所述控制單元包括加熱控制單元、溫度測控單元、液氮輸送控制單元、真空設備控制單元；所述真空設備單元包括初級泵、分子泵及真空壓力計。

主體腔體為真空腔體結構，包括位于下方的真空腔體（1）及位于所述真空腔體（1）端面上方的真空腔蓋法蘭（2）；真空腔蓋法蘭（2）上端面開有八芯引線（3）、19芯引線（9）、KF16出氣口（4）；真空腔體（1）內設置有模擬月壤杯（12）通過鎖緊螺母（13）與外部的液氮罐（15）剛性連接、液氮罐（15）通過支撐桿（10）與真空腔蓋法蘭（2）剛性連接。模擬月壤杯（12）上設置有保護蓋（17），模擬月壤杯（12）內部設置有第一溫度探頭（19），氣體提取管（20）通過真空螺母座（8）鎖緊固定在真空腔蓋法蘭（2）上端面，并可移動插入模擬月壤杯（12）；氣體提取管上端設置有毛細管鎖緊機構（5）提取氣體通過毛細管導入到氣體分析儀器中；氣體提取管（20）下端設置有加熱器（14）；加熱器（14）引線置于氣體提取管（20）內并與氣體提取管上端的引線座（7）及八芯引線（6）與腔體外端相連。液氮罐（15）底部貼有第二溫度探頭（19）；液氮罐（15）上設置有出氣管件（16）。

本發明的有益效果是：本發明提出一種含水冰月壤水汽提取模擬實驗裝置，完善我國月面環境下的月球水冰模擬系統及水提取技術的空白，為月球后續探測任務中開展永久陰影區水冰和H同位素測量奠定技術基礎。

附圖說明

圖1：含水冰月壤水汽提取模擬實驗裝置主體內部結構圖；

圖2：含水冰月壤水汽提取模擬實驗裝置控制示意圖；

圖3：含水冰月壤水汽提取模擬實驗裝置實驗方法總體流程圖.

具體實施方式

本發明的含水冰月壤水汽提取模擬實驗裝置，它包括主體腔體，控制單元，液氮輸送單元及真空設備單元；所述主體腔體包括模擬月壤杯、加熱模塊、制冷模塊及水汽提取模塊；所述控制單元包括加熱控制單元、溫度測控單元、液氮輸送控制單元、真空設備控制單元；所述真空設備單元包括初級泵、分子泵及真空壓力計讀取。主體腔體中加熱模塊、制冷模塊與控制單元電性連接；真空設備與控制單元電性連接；自增壓液氮輸送單元與控制單元電性連接。

含水冰月壤水汽提取模擬實驗方法步驟為：

第一步：將含水冰模擬月壤（18）置于模擬月壤杯（12）中；

第二步：啟動真空設備單元，并設定真空閾值參數；

第三步：讀取真空腔體（1）內真空，達到設定真空閾值后啟動液氮輸送單元。并設定含水冰月壤模擬條件溫度參數；