一种用于中子散射实验的充气样品盒的制作方法

本技术涉及中子散射科学，更具体的说是涉及一种用于中子散射实验的充气样品盒。

背景技术：

1、吸附催化是指通过催化剂表面上的吸附作用来促进化学反应的进行。在吸附催化中，反应物分子首先通过物理吸附或化学吸附的方式被催化剂表面上的活性位点吸附。吸附过程可以改变反应物分子的构型和电子状态，从而降低反应能垒，促进反应的进行。吸附催化广泛应用于许多重要的反应过程，例如氧化反应、加氢反应、脱氢反应、裂解反应、重整反应和氧化还原反应等。这些反应在石油化工、化学工业、环境保护和能源领域中具有重要的应用，例如催化剂用于汽车尾气处理、工业废气处理、石油加工、合成气体制备和氢能源生产等。

2、中子散射是一种常用的物质结构研究技术，可用于研究气体分子在催化剂表面的吸附行为。通过测量中子的散射动量和能量变化，可以获得吸附物种的位置、吸附量以及与催化反应之间的相互作用等信息。中子气体吸附催化研究在吸附位点研究、吸附动力学、催化反应研究等方面具有重要应用。

3、随着能源问题的日益突出，氢能、页岩气、可燃冰等新兴能源类型逐渐成为研究的热点。氢能、页岩气、可燃冰等新能源往往含有大量的氢原子，在中子实验中，需要将物质中的氢原子替换为氘原子。这主要是因为氢原子对中子具有高吸收截面，在实验中会产生较强背景噪音，干扰对中子与其他物质相互作用的观察。而氘作为氢的同位素，氘原子的与氢原子具有相似的散射截面，通过将氢原子替换为氘原子，可以减少由于氢原子的散射引起的背景噪音，使实验结果更加准确。将物质中氢原子替换为氘原子的过程称为氘代。氘在自然界的丰度非常低，在提取和分离氘的过程都想要大量的能源和设备成本；另外在氘代过程中，需要对原料进行加工和处理，以确保高纯度的氘化合物。这涉及到复杂的化学反应和分离过程，需要使用特殊的设备和技术；此外氘代过程需要专业的技术知识和设备，如反应器、分离器和纯化装置昂贵的装置。这些方面都使得氘代变得昂贵，在中子催化实验过程中，往往要对氘代的气体格外珍惜。

4、中子吸附催化研究通常是将样品放置在样品盒内，并在样品盒内密封一定压力的氘代气体。样品盒筒体由低背底材料制成，如钛锆合金、钒镍合金等，筒体底端封口。筒体上端焊接有不锈钢法兰，法兰上开有8个m3螺纹通孔，用于样品盒与不锈钢盒盖的螺栓连接。样品盒法兰上还有一个宽1mm，深0.8mm的密封槽，用于密封样品盒内样品及催化吸附反应的气体，密封材料为直径1mm的铟丝。样品盒盖用于密封样品盒，其上开有4个m3螺纹孔及4个m3的螺纹通孔。

5、样品盒的密封需提前在密封槽内放置好铟丝，然后在样品盒内放置样品，之后在手套箱内将4颗m3螺钉穿过样品盒法兰拧紧至对应的样品盒盖的螺纹孔上。密封好后的样品盒整体通过m3螺钉连接到样品杆上。样品杆是将样品盒插入到中子束流区域的部件。

6、然而，在实际充气密封过程中，如果在手套箱内操作，则需要在手套箱内充入大量的氘代气体，造成了大量的氘代气体浪费。并且在手套箱内充气，样品盒内的氘代气体只有1个大气压左右的压力，不能满足充气压力随样品量多少而变化的需求。另外许多氘代的气体往往可燃，在手套箱内积聚大量的可燃气体是相当危险的。

技术实现思路

1、本实用新型提供一种用于中子散射的充气样品盒，旨在解决上述背景技术中的问题，实现样品盒内氘代气体的安全、低浪费、压力可控的充气。

2、本实用新型提供一种用于中子散射实验的充气样品盒，包括：

3、容纳组件，所述容纳组件具有容纳腔，所述容纳腔用以容纳放置样品，所述容纳腔的一端设有开口；

4、密封组件，所述密封组件设置于所述开口处，用以密封所述容纳组件，所述密封组件远离所述容纳组件的一端设有第一接口，所述密封组件内设有气体通道，所述气体通道与所述第一接口连通；

5、以及充气组件，所述充气组件设有第二接口，所述第二接口与所述第一接口对接，所述充气组件包括充气管路和抽真空管路，所述充气管路和所述抽真空管路可切换地与所述第二接口连通，所述充气管路与所述第二接口连通时，通过所述第二接口依次与所述第一接口、气体通道连通，用以对所述容纳组件供给一定压力的气体；所述抽真空管路与所述第二接口连通时，通过所述第二接口依次与所述第一接口、气体通道连通，用以对所述容纳组件内抽取真空。

6、一种实施例中，所述第一接口与所述第二接口可拆卸连接，且所述第一接口与第二接口的连接处设有密封垫片。

7、一种实施例中，所述密封组件包括密封盖体和调节组件，所述密封盖体与所述容纳组件可拆卸连接，所述调节组件设置于所述密封盖体远离所述容纳组件的一端，用以实现所述密封组件在密封状态和连通状态之间的切换。

8、一种实施例中，所述调节组件包括第一安装座、第一连接件、波纹管和第二安装座，所述第一安装座设置于所述密封盖体远离所述容纳组件的一端，且所述第一安装座的中部贯穿设有通孔，所述第一连接件的一端与所述第二安装座固定连接，且所述第一连接件和第二安装座能够沿所述通孔的长度方向移动，用以在远离所述密封盖体时使所述密封组件切换至所述连通状态，和在靠近所述密封盖体时使所述密封组件切换至所述密封状态；所述波纹管的两端分别与所述第一安装座和第二安装座连接，且套设于所述第一连接件的外部，所述第一接口设置于所述第二安装座远离所述波纹管的一端。

9、一种实施例中，所述气体通道包括调节组件气体通道和密封气体通道，所述调节组件气体通道设置在所述调节组件内，所述密封气体通道设置在所述密封盖体内；

10、所述调节组件气体通道包括第一气体通道、第二气体通道和第三气体通道，所述第一气体通道与所述第一接口连通，所述波纹管与所述第一连接件之间存在间隙以形成所述第三气体通道，所述第二气体通道连通所述第一气体通道和第三气体通道，所述第三气体通道通过所述通孔与所述密封气体通道连通，用以将气体引导至所述密封气体通道内。

11、一种实施例中，所述密封盖体包括沿第一方向同轴设置的第一密封盖体、第二密封盖体和第三密封盖体，所述第二密封盖体设置在所述第一密封盖体和第三密封盖体之间，所述第一密封盖体和所述第一安装座可拆卸连接，所述第三密封盖体与所述容纳组件可拆卸连接，所述密封气体通道沿所述第一方向贯穿所述密封盖体设置，所述第二密封盖体垂直于所述第一方向的尺寸小于所述第一密封盖体和第三密封盖体。

12、一种实施例中，所述第一密封盖体与所述第一安装座相对的侧面上设有第一密封槽和第二密封槽，所述第一密封槽内设有第一密封件，所述第二密封槽内设有第二密封件，所述第一密封槽和第一密封件用以密封所述调节组件和所述密封盖体之间的间隙，所述第二密封槽和第二密封件用以密封所述第一连接件和密封气体通道之间的间隙；所述容纳组件上设有第二连接件，所述第二连接件与所述第三密封盖体可拆卸连接，所述第二连接件与所述第三密封盖体相对的侧面上设有第三密封槽，所述第三密封槽内设有第三密封件，用以密封所述容纳组件和密封盖体之间的间隙。

13、一种实施例中，其特征在于，还包括支撑件，所述第一安装座的侧面设有多个第一安装孔，所述第二安装座的侧面对应设有多个第二安装孔，所述支撑件的一端可拆卸设置于所述第一安装孔内，另一端可拆卸设置于所述第二安装孔内，用以限制所述波纹管的长度。

14、一种实施例中，还包括气体储存机构和真空泵组；

15、所述充气管路具有第一充气接口和第二充气接口，所述第一充气接口与所述气体存储机构连接，所述第二充气接口与所述第二接口连通，以形成充气通路，所述第一充气接口和第二充气接口之间还设有充气阀，用以控制所述充气通路的通断；

16、所述抽真空管路具有第一抽真空接口和第二抽真空接口，所述第一抽真空接口与所述真空泵组连接，所述第二抽真空接口与所述第二接口连通，以形成抽真空通路，所述第一抽真空接口和第二抽真空接口之间设有抽真空阀，用以控制所述抽真空通路的通断。

17、一种实施例中，所述第二接口远离所述第一接口的一端设有连接管道，所述连接管道具有第三接口和第四接口，所述第三接口与所述第二充气接口对接，以形成所述充气通路，所述第四接口与所述第二抽真空接口对接，以形成所述抽真空通路。

18、依据上述实施例中的用于中子散射实验的充气样品盒，包括容纳组件、密封组件和充气组件，容纳组件能够容纳样品，密封组件能够密封所述容纳组件，充气组件能够对所述容纳组件内进行抽真空和充气，无需使用传统方案中的手套箱即可实现对样品盒的充气和密封操作，从而方便实现对样品盒的充气。由于整个样品盒内的容积有限，充气时仅需要填充其容积的气体，可以减少气体的使用量，减少气体的浪费，节约成本。由于充气时整个流通的气体较少，也能够避免可燃气体集聚的危险，提高实验时的安全性。同时，由于充气组件可以提供一定压力的气体，能够实现气体压力的可控。