[發明專利]一種月壤水冰含量及氫氧同位素標定系統及測量系統

在審

• 申請號: 202310557776.2
• 申請日: 2023-05-17
• 公開（公告）號: CN116499980A
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 李想;曹乃亮;闞瑞峰;王興平;許振宇;盧文振;姚路
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25;G01N7/16
• 代理公司: 安徽歌途知識產權代理事務所(普通合伙) 34282
• 代理人: 張巧

1.一種月壤水冰含量及氫氧同位素標定系統，其特征在于，包括水樣定量進樣裝置、光譜測量裝置、上位機，其中：

所述水樣定量進樣裝置使多種標準水樣分別汽化形成相應的標準水汽，每種標準水樣中均包含與月壤中水冰相同的多種氫氧同位素以模擬月壤中水冰，且不同標準水樣中的同種氫氧同位素含量不同，并由水樣定量進樣裝置將產生的每種標準水汽分別輸送至光譜測量裝置；

所述光譜測量裝置對送入的每種標準水汽分別進行光譜測量，以及獲取每種標準水汽的實時壓力，并由光譜測量裝置將每種標準水汽的光譜測量數據和實時壓力數據傳輸至上位機；

所述上位機從水樣定量進樣裝置獲取每種標準水汽的實時水量數據，由上位機基于其中任意一種標準水汽的實時水量數據以及實時壓力數據，標定得到水汽壓強與水量的對應關系；上位機還基于每種標準水汽的光譜測量數據，反演得到每種標準水樣中每種氫氧同位素含量測量值，由上位機將每種標準水汽的每種氫氧同位素含量測量值與相應標準水樣中已知的同種氫氧同位素含量標稱值進行尺度歸一化，得到尺度歸一化關系，并由上位機結合每種標準水汽的實時水量數據以及所述的尺度歸一化關系，得到水量效應對氫氧同位素含量值光譜測量結果的影響關系。

2.根據權利要求1所述的一種月壤水冰含量及氫氧同位素標定系統，其特征在于，還包括氣路吹掃裝置，由氣路吹掃裝置對所述水樣定量進樣裝置、光譜測量裝置中的水汽氣路進行吹掃。

3.根據權利要求1所述的一種月壤水冰含量及氫氧同位素標定系統，其特征在于，還包括溫控裝置，由溫控裝置使所述光譜測量裝置以及光譜測量裝置、水樣定量進樣裝置之間管路的溫度變化于設定范圍。

4.根據權利要求3所述的一種月壤水冰含量及氫氧同位素標定系統，其特征在于，所述溫控裝置對光譜測量裝置進行兩級閉環溫控，溫控裝置對光譜測量裝置、水樣定量進樣裝置之間管路進行單級PID溫控。

5.根據權利要求1所述的一種月壤水冰含量及氫氧同位素標定系統，其特征在于，還包括氣路控制裝置，由氣路控制裝置控制所述水樣定量進樣裝置的出氣、所述光譜測量裝置的進氣和出氣。

6.根據權利要求5所述的一種月壤水冰含量及氫氧同位素標定系統，其特征在于，所述氣路控制裝置由上位機進行程序自動化控制。

7.根據權利要求1所述的一種月壤水冰含量及氫氧同位素標定系統，其特征在于，所述光譜測量裝置的測量光波長范圍為2730.4nm～2732.6nm。

8.一種月壤水冰含量及氫氧同位素測量系統，其特征在于，包括月壤水冰處理裝置，以及如權利要求1-7中任意一項所述的標定系統，其中：

所述月壤水冰處理裝置使月壤樣品中待測水冰形成水汽樣品并輸送至所述標定系統的光譜測量裝置；所述光譜測量裝置對送入的水汽樣品進行光譜測量，以及獲取水汽樣品的壓力，并由光譜測量裝置將水汽樣品光譜測量數據、壓力數據傳輸至上位機；

所述上位機對水汽樣品光譜測量數據進行反演得到水汽樣品中每種氫氧同位素含量測量值；上位機還基于建立的水汽壓強與水量的對應關系，根據水汽樣品的壓力數據得到水汽樣品的水量數據；并由上位機基于建立的水量效應對氫氧同位素含量值光譜測量結果的影響關系，根據得到的水汽樣品的水量數據，對反演得到的水汽樣品中每種氫氧同位素含量測量值進行修正。

9.根據權利要求8所述的一種月壤水冰含量及氫氧同位素測量系統，其特征在于，所述月壤水冰處理裝置包括冷凍裝置、加熱裝置，其中冷凍裝置使月壤樣品冷凍至-120℃以下，加熱裝置對冷凍后的月壤樣品進行加熱，以使月壤樣品中的水冰形成水汽樣品。

10.根據權利要求9所述的一種月壤水冰含量及氫氧同位素測量系統，其特征在于，所述月壤水冰處理裝置還包括抽氣裝置，抽氣裝置在月壤樣品冷凍過程中進行抽氣以排出混入的氮氣。