一种低水含量及H同位素组成模拟月壤制备实验装置

一种低水含量及h同位素组成模拟月壤制备实验装置
技术领域
1.本发明涉及一种低水含量及h同位素组成模拟月壤制备实验装置。


背景技术：

2.水在月球形成和演化过程中起到关键作用，与所有月球科学一级问题相关，同时也作为重要的地外资源受到各行星探测大国的重视。过去的遥感探测任务指示月球两极永久阴影区含有水冰，含量约为10
11 kg，这些水冰可能来源于太阳风质子的植入，含水小行星的撞击，月球火山喷发，星际间冰颗粒等，h同位素可以作为关键证据指示来源。目前探测结果尚存争议，因此，针对水冰的无人原位探测或者开采任务成为未来深空探测的首要目标。在此之前需要进行地面相关实验以了解水冰和月壤的相关性质，然而目前还没有模拟月面环境下含水冰月壤的制备技术。


技术实现要素：

3.为了解决以上的技术问题，提供了一种低水含量及h同位素组成模拟月壤制备实验装置。该系统包括手套箱，月壤杯，液氮制冷罐，水蒸气发生装置，输气管。
4.手套箱包括主箱体和过渡仓，主箱体内含有温度计，湿度计和分析天平，主箱体底部被月壤杯贯穿，过渡仓设置有加热板；月壤杯内壁含有温度探头，上部位于手套箱主箱体内，下部位于主箱体外，下部被液氮制冷罐包裹；水蒸气发生装置位于手套箱外，设有水和重水密封瓶，通过输气管与手套箱主箱体内的月壤杯实现连接；液氮制冷罐设有出气口。
5.本发明的有益效果是：本发明提出一种低水含量及h同位素组成模拟月壤制备实验装置，帮助实现低水含量模拟月壤的制备，为地面相关实验提供基础材料，为后续月球永久阴影区水冰组成和h同位素测量标定提供技术支撑。
附图说明
6.图1：低水含量及h同位素组成模拟月壤制备实验装置主体内部结构图；图2：一种低水含量及h同位素组成模拟月壤制备实验装置控制示意图；图3：一种低水含量及h同位素组成模拟月壤制备实验装置实验方法总体流程图。
具体实施方式
7.如图1所示，本发明的低水含量及h同位素组成模拟月壤制备实验装置，它包括手套箱，月壤杯2，液氮制冷罐4，水蒸气发生装置3，输气管9，以及相应的控制设备。所述手套箱包括主箱体1和过渡仓6，主箱体1为一密封的箱体结构，其内充填惰性气体，主箱体1正面开有密封连接的操作手套的人工操作孔；过渡仓6设置在主箱体一侧，过渡仓6内设有加热板10。主箱体内具有温度计，湿度计12和分析天平5，所述月壤杯2竖直穿过手套箱的主箱体1的底部，使月壤杯2上部位于主箱体1内，月壤杯2下部位于手套箱主箱体1外；月壤杯内壁含有温度探头11，所述液氮制冷罐4包裹位于主箱体1外的月壤杯2下部。所述水蒸气发生装
置3位于手套箱主箱体外，所述水蒸气发生装置3设有水密封瓶7和重水密封瓶8，所述水蒸气发生装置使水和重水混合形成固定h同位素组成水蒸气。所述输气管9从侧面穿过手套箱主箱体1，所述输气管9终端放置月壤杯2内，所述水蒸气发生装置3通过输气管9与手套箱主箱体1内的月壤杯2实现连接。
8.如图2和图3所示，低水含量及h同位素组成模拟月壤制备实验方法的具体步骤为：第一步：将模拟月壤置于过渡仓6中，加热板10加热；第二步：称重模拟月壤，转移模拟月壤到月壤杯2中；第三步：将液氮制冷罐4注满液氮，读取月壤杯温度探头11的温度数据，达到设定温度后，启动水蒸气发生装置3；第四步：实时记录手套箱主箱体1内温度、湿度，达到设定时间后，关闭水蒸气发生装置3；第五步：使用分析天平5称重含水冰模拟月壤；第六步：结束低水含量及h同位素组成模拟月壤制备实验。


技术特征：
1.一种低水含量及h同位素组成模拟月壤制备实验装置，其特征在于：包括手套箱，月壤杯（2），液氮制冷罐（4），水蒸气发生装置（3），输气管（9）以及相应的控制设备；所述手套箱包括主箱体（1）和过渡仓（6），所述主箱体（1）内充填惰性气体，所述主箱体（1）为一密封的箱体结构，所述主箱体（1）底部为月壤杯（2），所述主箱体正面开有密封连接的操作手套的人工操作孔，所述过渡仓（6）内设有加热板（10）；所述月壤杯（2）竖直穿过手套箱底部，使月壤杯（2）上部位于主箱体（1）内，所述月壤杯（2）下部位于手套箱主箱体（1）外；所述液氮制冷罐（4）包裹月壤杯下部；所述水蒸气发生装置（3）位于手套箱主箱体（1）外，所述水蒸气发生装置设有水密封瓶（7）和重水密封瓶（8），所述水蒸气发生装置（3）使水和重水混合形成固定h同位素组成水蒸气；所述输气管（9）从侧面穿过手套箱主箱体（1），所述输气管终端放置月壤杯（2）内。2.根据权利要求1所述一种低水含量及h同位素组成模拟月壤制备实验装置，其特征在于，所述月壤杯（1）内壁设置有温度探头（11）；液氮制冷罐（4）上设置有出气口。3.根据权利要求1所述一种低水含量及h同位素组成模拟月壤制备实验装置，其特征在于所述手套箱主箱体（1）内放置有温度计，湿度计（12）和分析天平（5）。4.一种采用权利要求1-3任一项所述低水含量及h同位素组成模拟月壤制备实验装置的实验方法，其特征在于，该方法步骤为：第一步：将模拟月壤置于过渡仓（6）中，加热板（10）加热；第二步：称重模拟月壤，转移模拟月壤到月壤杯（2）中；第三步：将液氮制冷罐（4）注满液氮，读取月壤杯温度探头（11）的温度数据，达到设定温度后，启动水蒸气发生装置（3）；第四步：实时记录手套箱主箱体（1）内温度、湿度，达到设定时间后，关闭水蒸气发生装置（3）；第五步：使用分析天平（5）称重含水冰模拟月壤；第六步：结束低水含量及h同位素组成模拟月壤制备实验。

技术总结
本发明公开了一种低水含量及H同位素组成模拟月壤制备实验装置，它包括手套箱，月壤杯，液氮制冷罐，水蒸气发生装置及输气管;其实验步骤包括手套箱内温度、湿度条件稳定后，液氮制冷罐对模拟月壤样品制冷，通过输气管传输水蒸气发生装置产生的水和重水混合气体到月壤杯中，制备低水含量及H同位素组成模拟月壤。本发明的优点为能够模拟低温、近月面环境下的含水冰月壤形成过程。水冰月壤形成过程。水冰月壤形成过程。


技术研发人员：阮仁浩 郝佳龙 杨蔚
受保护的技术使用者：中国科学院地质与地球物理研究所
技术研发日：2021.09.18
技术公布日：2022/1/28