[發明專利]一種低水含量及H同位素組成模擬月壤制備實驗裝置

有效

• 申請號: 202111096435.7
• 申請日: 2021-09-18
• 公開（公告）號: CN113984603B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 阮仁浩;郝佳龍;楊蔚
• 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: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06
• 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

本發明公開了一種低水含量及H同位素組成模擬月壤制備實驗裝置，它包括手套箱，月壤杯，液氮制冷罐，水蒸氣發生裝置及輸氣管;其實驗步驟包括手套箱內溫度、濕度條件穩定后，液氮制冷罐對模擬月壤樣品制冷，通過輸氣管傳輸水蒸氣發生裝置產生的水和重水混合氣體到月壤杯中，制備低水含量及H同位素組成模擬月壤。本發明的優點為能夠模擬低溫、近月面環境下的含水冰月壤形成過程。

技術領域

本發明涉及一種低水含量及H同位素組成模擬月壤制備實驗裝置。

背景技術

水在月球形成和演化過程中起到關鍵作用，與所有月球科學一級問題相關，同時也作為重要的地外資源受到各行星探測大國的重視。過去的遙感探測任務指示月球兩極永久陰影區含有水冰，含量約為10¹¹ kg，這些水冰可能來源于太陽風質子的植入，含水小行星的撞擊，月球火山噴發，星際間冰顆粒等，H同位素可以作為關鍵證據指示來源。目前探測結果尚存爭議，因此，針對水冰的無人原位探測或者開采任務成為未來深空探測的首要目標。在此之前需要進行地面相關實驗以了解水冰和月壤的相關性質，然而目前還沒有模擬月面環境下含水冰月壤的制備技術。

發明內容

為了解決以上的技術問題，提供了一種低水含量及H同位素組成模擬月壤制備實驗裝置。該系統包括手套箱，月壤杯，液氮制冷罐，水蒸氣發生裝置，輸氣管。

手套箱包括主箱體和過渡倉，主箱體內含有溫度計，濕度計和分析天平，主箱體底部被月壤杯貫穿，過渡倉設置有加熱板；月壤杯內壁含有溫度探頭，上部位于手套箱主箱體內，下部位于主箱體外，下部被液氮制冷罐包裹；水蒸氣發生裝置位于手套箱外，設有水和重水密封瓶，通過輸氣管與手套箱主箱體內的月壤杯實現連接；液氮制冷罐設有出氣口。

本發明的有益效果是：本發明提出一種低水含量及H同位素組成模擬月壤制備實驗裝置，幫助實現低水含量模擬月壤的制備，為地面相關實驗提供基礎材料，為后續月球永久陰影區水冰組成和H同位素測量標定提供技術支撐。

附圖說明

圖1：低水含量及H同位素組成模擬月壤制備實驗裝置主體內部結構圖；

圖2：一種低水含量及H同位素組成模擬月壤制備實驗裝置控制示意圖；

圖3：一種低水含量及H同位素組成模擬月壤制備實驗裝置實驗方法總體流程圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發明的低水含量及H同位素組成模擬月壤制備實驗裝置，它包括手套箱，月壤杯2，液氮制冷罐4，水蒸氣發生裝置3，輸氣管9，以及相應的控制設備。所述手套箱包括主箱體1和過渡倉6，主箱體1為一密封的箱體結構，其內充填惰性氣體，主箱體1正面開有密封連接的操作手套的人工操作孔；過渡倉6設置在主箱體一側，過渡倉6內設有加熱板10。主箱體內具有溫度計，濕度計12和分析天平5，所述月壤杯2豎直穿過手套箱的主箱體1的底部，使月壤杯2上部位于主箱體1內，月壤杯2下部位于手套箱主箱體1外；月壤杯內壁含有溫度探頭11，所述液氮制冷罐4包裹位于主箱體1外的月壤杯2下部。所述水蒸氣發生裝置3位于手套箱主箱體外，所述水蒸氣發生裝置3設有水密封瓶7和重水密封瓶8，所述水蒸氣發生裝置使水和重水混合形成固定H同位素組成水蒸氣。所述輸氣管9從側面穿過手套箱主箱體1，所述輸氣管9終端放置月壤杯2內，所述水蒸氣發生裝置3通過輸氣管9與手套箱主箱體1內的月壤杯2實現連接。

如圖2和圖3所示，低水含量及H同位素組成模擬月壤制備實驗方法的具體步驟為：

第一步：將模擬月壤置于過渡倉6中，加熱板10加熱；

第二步：稱重模擬月壤，轉移模擬月壤到月壤杯2中；

第三步：將液氮制冷罐4注滿液氮，讀取月壤杯溫度探頭11的溫度數據，達到設定溫度后，啟動水蒸氣發生裝置3；

第四步：實時記錄手套箱主箱體1內溫度、濕度，達到設定時間后，關閉水蒸氣發生裝置3；