[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

本發明公開了一種月壤水冰含量及氫氧同位素標定及測量系統，標定系統包括水樣定量進樣裝置、光譜測量裝置、上位機，水樣定量進樣裝置產生標準水汽輸送至光譜測量裝置進行測量，測量數據傳輸至上位機，上位機基于光譜測量數據和壓力數據得到水汽壓強與水量的對應關系、水量效應對氫氧同位素含量值光譜測量結果的影響關系；測量系統包括標定系統和月壤水冰處理裝置，月壤水冰處理裝置使月壤樣品中水冰形成水汽樣品輸送至標定系統的光譜測量裝置進行測量，測量結果傳輸至上位機，上位機基于各種關系，得到的水汽樣品的水量數據和水汽樣品中準確的氫氧同位素含量值。本發明能夠得到水冰含量的準確測量結果以及氫氧同位素含量的準確測量結果。

技術領域

本發明涉及月壤水冰含量測量系統領域，具體是一種月壤水冰含量及氫氧同位素標定系統及測量系統。

背景技術

月壤水冰是指月壤中包含的固態水，月球極區獨特的光照條件和表面環境特征是水富集和保存的理想場所，探測月壤中水冰以及水冰中包含的氫氧同位素，對科學研究和開發利用月球資源具有重要的意義。現有技術申請號為202211658131.X的中國專利“一種同軸雙脈沖激光遠程在線微區原位水分子分析儀”，其公開了通過激光測量方法獲取月壤水冰中氫氧同位素值的分析儀設備，但其測量過程中并沒有考慮到水量效應對激光測量結果的影響，因此無法準確獲取月壤水冰的氫氧同位素值，同時也不具備含水量測量的功能。現有技術申請號為202211458380.4的中國專利“一種含水模擬月壤水升華損失率原位測量試驗方法”，其中公開了通過稱重方法獲取月壤中水冰含量的技術手段，但稱重方法存在誤差較大的問題，并且該方法無法準確獲取月壤水冰的氫氧同位素值。

發明內容

本發明提供了一種月壤水冰含量及氫氧同位素標定系統及測量系統，以解決現有技術無法準確獲取月壤水冰中氫氧同位素值的問題。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：

一種月壤水冰含量及氫氧同位素標定系統，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。

進一步的，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。

進一步的，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。

進一步的，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。

進一步的，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。

進一步的，所述氣路控制裝置由上位機進行程序自動化控制。

進一步的，所述光譜測量裝置的測量光波長范圍為2730.4nm～2732.6nm。