[發明專利]一種多工況多含水率模擬水冰月壤制備方法

在審

• 申請號: 202210980431.3
• 申請日: 2022-08-16
• 公開（公告）號: CN115524205A
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 崔珊珊;裘楨煒;張愛文;金潔;王改;崔衛華
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G01N1/44
• 分類號: G01N1/44;G01N1/28
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙) 34115
• 代理人: 李安

1.一種多工況多含水率模擬水冰月壤制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

S1、原料選取：選取與真實月壤相近的礦物成分作為模擬月壤的原料；

S2、制樣前準備：將步驟S1中的原料盛放至容器內；

S3、樣本烘干：將步驟S2中的樣本開蓋放入烘箱烘干；

S4、含水樣本制備：將步驟S3烘干后的樣本加蓋密封轉運至制樣環境中，進行水汽吸附，得到含水樣本；

S5、水冰樣本制備：將步驟S4中的含水樣本通過密封袋運送至手套箱內靜置與手套箱內溫度達到平衡后，將其放置于樣品腔內制冷，后去除密封袋，即為模擬水冰月壤樣本；

S6：樣本再烘干：將步驟S5中得到模擬水冰月壤樣本從手套箱內取出，開蓋放于烘箱中再次烘干。

2.根據權利要求1所述的一種多工況多含水率模擬水冰月壤制備方法，其特征在于，所述步驟S3和S6中烘箱的溫度設置130-150℃，烘烤時間設置為6-10h。

3.根據權利要求1所述的一種多工況多含水率模擬水冰月壤制備方法，其特征在于，所述步驟S4中的制樣環境為中間放水，四周均勻放置原料樣本，整體罩在亞克力罩內，控制環境溫度25-30℃，環境濕度40-50％，亞克力罩內水溫保溫40℃，靜置24-48h，獲得0.8wt％-2.0wt％質量分數的含水樣本。

4.根據權利要求1所述的一種多工況多含水率模擬水冰月壤制備方法，其特征在于，所述步驟S4中的制樣環境為中間放水，四周均勻放置原料樣本，整體罩在亞克力罩內，控制環境溫度20-25℃，環境濕度40-50％，亞克力罩內水溫保持常溫，靜置6-24h，獲得0.4wt％-0.8wt％質量分數的含水樣本。

5.根據權利要求1所述的一種多工況多含水率模擬水冰月壤制備方法，其特征在于，所述步驟S4中的制樣環境為控制環境溫度20-25℃，環境濕度40-50％，原料樣本裸露于外部環境中，靜置5-30min，獲得0.2wt％-0.4wt％質量分數的含水樣本。

6.根據權利要求1所述的一種多工況多含水率模擬水冰月壤制備方法，其特征在于，所述步驟S5中水冰月壤制備的設備包括非標液氮罐、手套箱、玻璃罩和氮氣瓶，所述非標液氮罐包括樣品腔、液氮腔、低壓液氮瓶和控制器，氮氣瓶通過管道分別連接樣品腔與手套箱的內腔，樣品腔與手套箱通過玻璃罩進行空間隔離，液氮腔套設在樣品腔上，低壓液氮瓶通過另一管道與液氮腔連接，控制器自動控制液氮腔內液面高度。

7.根據權利要求6所述的一種多工況多含水率模擬水冰月壤制備方法，其特征在于，所述手套箱內還設有一溫濕度計和一分析天平。

8.根據權利要求6所述的一種多工況多含水率模擬水冰月壤制備方法，其特征在于，所述樣品腔內設有一實時監測樣品腔內溫度的溫度監視器，溫度監視器通過控制器實時顯示樣品腔內的溫度。

9.根據權利要求1所述的一種多工況多含水率模擬水冰月壤制備方法，其特征在于，所述步驟S5中在將含水樣本送至手套箱前，樣品腔和手套箱內持續充99.999％的工業高純氮氣，待樣品腔內空氣排盡后，停止對樣品腔充氮氣，并開始往液氮腔注入液氮，并維持樣品腔內保持低溫穩定環境，滿足制樣條件后，關閉液氮腔玻璃罩，將含水樣本運送至手套箱內，靜置4-6min；待樣本溫度與手套箱內溫度達到平衡后，去除密封袋，放置于分析天平上稱重；重新用密封袋密封樣本，并將其放置于樣品腔內制冷4-6min，再次去除密封袋，該樣本即為模擬制備的特定質量分數區間的水冰月壤樣本。

10.根據權利要求9所述的一種多工況多含水率模擬水冰月壤制備方法，其特征在于，所述水冰樣本的特定質量分數區間的具體操作如下：

所述步驟S2中的容器為帶蓋容器，模擬月壤的原料放入容器前加蓋稱重記為M₀；

所述步驟S3烘干完成后加蓋快速稱重記為M₁；

所述步驟S5樣品溫度與手套箱溫度達到平衡后，將樣品放置于手套箱內的分析天平上稱重，記為M₂；

所述步驟S6樣本再次烘干完成后加蓋快速稱重即為M₃；

計算公式如下：

V₁＝min(P₁,P₂),V₂＝max(P₁,P₂)

V＝[V₁,V₂]

其中，P₁為第一次烘干作為本底計算的質量分數，P₂為第二次烘干作為本底計算的質量分數，V₁為樣品水冰含量的最小值，V₂為樣品水冰含量的最大值，V為制備的含水模擬樣本質量分數區間。