CN103693256B - 一种解封样品密封器的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于真空技术领域，具体涉及一种解封样品密封器的装置及方法。包括主真空室、第一真空手套组件、第二真空手套组件、第一观察窗、第二观察窗、上真空传动机构、下真空传动机构、电阻规、电离规、压阻真空计、涡轮分子泵、干泵、第一真空阀门、第二真空阀门、第三真空阀门、第四真空阀门、第五真空阀门、第六真空阀门、气瓶和样品密封器；本发明提出解封方法，解决了珍稀样品密封装器在高真空环境下的解封问题，避免了珍稀样品在解封过程中受到地球外部环境（如水、氧气等）的污染；本发明提出的装置结构简单，操作便捷，合适于珍稀样品解封、处理和存储等。

Description

一种解封样品密封器的装置及方法
技术领域
本发明属于真空技术领域，具体涉及一种解封样品密封器的装置及方法。
背景技术
深空探测是推动国家科技进步、开展新技术和新型部件技术试验验证的重要手段，也是世界各航天大国航天领域的重点发展方向。深空探测的重要任务之一就是在深空获取土壤、岩石等样品，完好封存并携带返回地球进行科学研究。根据我国深空探测发展规划，我国将于2020年前实现珍稀样品的无人采样与返回。近年来国内许多单位为此研制了珍稀样品密封装置，这些装置中部分采用了真空密封方式，即在星体本身的超高真空环境中把采集到的样品放入容器中，再进行真空密封，使样品保持在原有的真空环境中。这样可使珍稀样品在返回地面以及研究分析过程中不受地球大气环境的影响，避免造成样品的污染，使样品的分析结果能够反映原始的状况。为此，作为珍稀样品存贮与处理环境保持的一个重要环节，需要开展针对样品密封装置研究及其真空环境的解封技术。为此，本发明提出了在高真空环境下对珍稀样品密封装置进行解封的方法，并研制了解封装置。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，设计一种解封样品密封器的装置及方法，避免了珍稀样品在解封过程中受到地球外部环境（如水、氧气等）的污染，且该装置结构简单，操作便捷，便于珍稀样品密封装置在高真空环境下的解封。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种用于解封样品密封器的装置，包括主真空室、第一真空手套组件、第二真空手套组件、第一观察窗、第二观察窗、上真空传动机构、下真空传动机构、电阻规、电离规、压阻真空计、涡轮分子泵、干泵、第一真空阀门、第二真空阀门、第三真空阀门、第四真空阀门、第五真空阀门、第六真空阀门、气瓶和样品密封器；
所述主真空室为圆球形结构，在所述主真空室上设有舱门，在所述主真空室上开有四个安装孔，所述四个安装孔分别位于所述主真空室垂直相交的轴线上，在所述主真空室垂直轴线的上端两侧分别开有通孔；在所述主真空室垂直轴线的下端两侧分别开有管道连接孔；
在所述上真空传动机构和下真空传动机构设有托盘；
其连接关系在于：所述第一真空手套组件和第二真空手套组件通过其手套底部密封安装在所述主真空室水平轴线两端的安装孔处，所述第一观察窗和第二观察窗密封安装在所述主真空室垂直轴线上端两侧的通孔处，所述上真空传动机构和下真空传动机构密封安装在所述主真空室垂直轴线两端的安装孔处，所述样品密封器置于所述主真空室内并固定在下真空传动机构的托盘上；所述电阻规、电离规、压阻真空计分别密封安装在所述上真空传动机构两侧；所述第一真空手套组件和第二真空手套组件的内腔分别与所述干泵通过管路相连，在其对应的管路上安装所述第四真空阀门、第五真空阀门；所述主真空室的第一管道连接孔通过管路与所述气瓶相连并在其管路上安装所述第六真空阀门，所述主真空室的第二管道连接孔通过管路与所述涡轮分子泵的一端相连并在其管路上安装所述第一真空阀门，所述涡轮分子泵的另一端通过管路与干泵相连并在其管路上安装第三真空阀门；所述主真空室的第二管道连接孔还通过管路与所述干泵相连并在其管路上安装第二真空阀门。
解封方法如下：
步骤一、打开主真空室舱门，将样品密封器固定于下真空传动机构的托盘上；
步骤二、调节上真空传动机构，使上真空传动机构的托盘与样品密封器的盖板连接并固定，关闭主真空室舱门；
步骤三、用盲板分别将真第一空手套组件和第二真空手套组件密封，开启干泵，打开第四真空阀门和第五真空阀门，对真空手套组件和真空手套组件内腔抽真空，抽真空完毕后，关闭第四真空阀门和第五真空阀门；
步骤四、打开第二真空阀门，利用干泵对主真空室抽粗真空，观察电阻规的读数，待电阻规的读数低于10Pa时，关闭第二真空阀门；
步骤五、打开第三真空阀门，对涡轮分子泵抽粗真空，抽真空完毕后，开启涡轮分子泵，打开第一真空阀门，对主真空室抽真空，待电离规的读数低于5×10-3Pa时，关闭第一真空阀门，停止抽气；
步骤六、打开第六真空阀门，通过气瓶往主真空室内充入高纯氮气，观察压阻真空计的读数，待主真空室内的压力接近外界大气压室时，关闭第六真空阀门，停止充气；
步骤七、解除真空手套组件和真空手套组件上的盲板，通过真空手套组件和真空手套组件的操作，解除样品密封器上盖板的锁紧密封件；
步骤八、用盲板将真空手套组件和真空手套组件密封，打开第二真空阀门，利用干泵对主真空室抽粗真空，观察电阻规的读数，待电阻规的读数低于10Pa时，关闭第二真空阀门；
步骤九、打开第三真空阀门，对涡轮分子泵抽粗真空，抽真空完毕后，开启涡轮分子泵，打开第一真空阀门，对主真空室抽真空，待电离规的读数低于5×10-3Pa时，关闭第一真空阀门，停止抽气；
步骤十、调节下真空传动机构，使下真空传动机构上的托盘逆时钟方向旋转约30°，调节上真空传动机构，使上真空传动机构上的托盘向上移动，与上真空传动机构上的托盘固定的样品密封器上盖板随上真空传动机构向上移动，使样品密封器在高真空环境下解封。
在步骤二、步骤五和步骤九中，抽真空的时间为1分钟。
在步骤四中，所述电阻规8的读数优选8.6Pa。
在步骤五中，所述电离规9的读数优选7.8×10-4Pa。
在步骤六中，所述主真空室1内的压力读数为8.78×104Pa。外界大气压力为8.81×104Pa。
在步骤八中，所述电阻规8的读数优选7.9Pa。
在步骤九中，所述电离规9的读数优选6.7×10-4Pa。
本发明的优点和有益效果在于：
一、本发明提出的方法，解决了样品密封器在高真空环境下的解封问题，避免了珍稀样品在解封过程中受到地球外部环境（如水、氧气等）的污染。
二、本装置是国内首台用于解封样品密封器的装置，结构简单，操作便捷，可应用于珍稀样品解封、处理和存储等。
三、由于在步骤二、步骤五和步骤九中，抽真空的时间为1分钟，在达到抽真空的效果下，节约时间。
四、由于在步骤四中，所述电阻规的读数优选8.6Pa，可以起到便于打开涡轮分子泵的效果。
五、由于在步骤五中，所述电离规的读数优选7.8×10-4Pa。便于开启样品密封器。
六、由于在步骤六中，所述主真空室内的压力读数为8.78×104Pa。可以保持内在压力平衡，便于拆卸锁紧密封件。外界大气压力为8.81×104Pa。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，1-主真空室；2-第一真空手套组件；3-第二真空手套组件；4-第一观察窗；5-第二观察窗；6-上真空传动机构；7-下真空传动机构；8-电阻规；9-电离规；10-压阻真空计；11-涡轮分子泵；12-干泵；13-第一真空阀门；14-第二真空阀门；15-第三真空阀门；16-第四真空阀门；17-第五真空阀门；18-第六真空阀门；19-气瓶；20-样品密封器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，本发明具体实施的技术方案是：一种用于解封样品密封器的装置，包括主真空室1、第一真空手套组件2、第二真空手套组件3、第一观察窗4、第二观察窗5、上真空传动机构6、下真空传动机构7、电阻规8、电离规9、压阻真空计10、涡轮分子泵11、干泵12、第一真空阀门13、第二真空阀门14、第三真空阀门15、第四真空阀门16、第五真空阀门17、第六真空阀门18、气瓶19和样品密封器20；
所述主真空室1为圆球形结构，在所述主真空室1上设有舱门，在所述主真空室1上开有四个安装孔，所述四个安装孔分别位于所述主真空室1垂直相交的轴线上，在所述主真空室1垂直轴线的上端两侧分别开有通孔；在所述主真空室1垂直轴线的下端两侧分别开有管道连接孔；
在所述上真空传动机构6和下真空传动机构7设有托盘；
其连接关系在于：所述第一真空手套组件2和第二真空手套组件3通过其手套底部密封安装在所述主真空室1水平轴线两端的安装孔处，所述第一观察窗4和第二观察窗5密封安装在所述主真空室1垂直轴线上端两侧的通孔处，所述上真空传动机构6和下真空传动机构7密封安装在所述主真空室1垂直轴线两端的安装孔处，所述样品密封器20置于所述主真空室1内并固定在下真空传动机构7的托盘上；所述电阻规8、电离规9、压阻真空计10分别密封安装在所述上真空传动机构6两侧；所述第一真空手套组件2和第二真空手套组件3的内腔分别与所述干泵12通过管路相连，在其对应的管路上安装所述第四真空阀门16、第五真空阀门17；所述主真空室1的第一管道连接孔通过管路与所述气瓶19相连并在其管路上安装所述第六真空阀门18，所述主真空室1的第二管道连接孔通过管路与所述涡轮分子泵11的一端相连并在其管路上安装所述第一真空阀门13，所述涡轮分子泵11的另一端通过管路与干泵12相连并在其管路上安装第三真空阀门15；所述主真空室1的第二管道连接孔还通过管路与所述干泵12相连并在其管路上安装第二真空阀门14。
解封方法如下：
步骤一、打开主真空室1舱门，将样品密封器20固定于下真空传动机构7的托盘上；
步骤二、调节上真空传动机构6，使上真空传动机构6的托盘与样品密封器20的盖板连接并固定，关闭主真空室1舱门；
步骤三、用盲板分别将真第一空手套组件2和第二真空手套组件3密封，开启干泵12，打开第四真空阀门16和第五真空阀门17，对真空手套组件2和真空手套组件3内腔抽真空，抽真空完毕后，关闭第四真空阀门16和第五真空阀门17；
步骤四、打开第二真空阀门14，利用干泵12对主真空室1抽粗真空，观察电阻规8的读数，待电阻规8的读数低于10Pa时，关闭第二真空阀门14；
步骤五、打开第三真空阀门15，对涡轮分子泵11抽粗真空，抽真空完毕后，开启涡轮分子泵11，打开第一真空阀门13，对主真空室1抽真空，待电离规9的读数低于5×10-3Pa时，关闭第一真空阀门13，停止抽气；
步骤六、打开第六真空阀门18，通过气瓶19往主真空室1内充入高纯氮气，观察压阻真空计10的读数，待主真空室1内的压力接近外界大气压室时，关闭第六真空阀门18，停止充气；
步骤七、解除真空手套组件2和真空手套组件3上的盲板，通过真空手套组件2和真空手套组件3的操作，解除样品密封器20上盖板的锁紧密封件；
步骤八、用盲板将真空手套组件2和真空手套组件3密封，打开第二真空阀门14，利用干泵12对主真空室1抽粗真空，观察电阻规8的读数，待电阻规8的读数低于10Pa时，关闭第二真空阀门14；
步骤九、打开第三真空阀门15，对涡轮分子泵11抽粗真空，抽真空完毕后，开启涡轮分子泵11，打开第一真空阀门13，对主真空室1抽真空，待电离规9的读数低于5×10-3Pa时，关闭第一真空阀门13，停止抽气；
步骤十、调节下真空传动机构7，使下真空传动机构7上的托盘逆时钟方向旋转约30°，调节上真空传动机构6，使上真空传动机构7上的托盘向上移动，与上真空传动机构7上的托盘固定的样品密封器20上盖板随上真空传动机构7向上移动，使样品密封器20在高真空环境下解封。
在步骤二、步骤五和步骤九中，抽真空的时间为1分钟。
在步骤四中，所述电阻规8的读数优选8.6Pa。
在步骤五中，所述电离规9的读数优选7.8×10-4Pa。
在步骤六中，所述主真空室1内的压力读数为8.78×104Pa。外界大气压力为8.81×104Pa。
在步骤八中，所述电阻规8的读数优选7.9Pa。
在步骤九中，所述电离规9的读数优选6.7×10-4Pa。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于解封样品密封器的装置，其特征在于：包括主真空室(1)、第一真空手套组件(2)、第二真空手套组件(3)、第一观察窗(4)、第二观察窗(5)、上真空传动机构(6)、下真空传动机构(7)、电阻规(8)、电离规(9)、压阻真空计(10)、涡轮分子泵(11)、干泵(12)、第一真空阀门(13)、第二真空阀门(14)、第三真空阀门(15)、第四真空阀门(16)、第五真空阀门(17)、第六真空阀门(18)、气瓶(19)和样品密封器(20)；
所述主真空室(1)为圆球形结构，在所述主真空室(1)上设有舱门，在所述主真空室(1)上开有四个安装孔，所述四个安装孔分别位于所述主真空室(1)垂直相交的轴线上，在所述主真空室(1)垂直轴线的上端两侧分别开有通孔；在所述主真空室(1)垂直轴线的下端两侧分别开有管道连接孔；
在所述上真空传动机构(6)和下真空传动机构(7)设有托盘；
其连接关系在于：所述第一真空手套组件(2)和第二真空手套组件(3)通过其手套底部密封安装在所述主真空室(1)水平轴线两端的安装孔处，所述第一观察窗(4)和第二观察窗(5)密封安装在所述主真空室(1)垂直轴线上端两侧的通孔处，所述上真空传动机构(6)和下真空传动机构(7)密封安装在所述主真空室(1)垂直轴线两端的安装孔处，所述样品密封器(20)置于所述主真空室(1)内并固定在下真空传动机构(7)的托盘上；所述电阻规(8)、电离规(9)、压阻真空计(10)分别密封安装在所述上真空传动机构(6)两侧；所述第一真空手套组件(2)和第二真空手套组件(3)的内腔分别与所述干泵(12)通过管路相连，在其对应的管路上安装所述第四真空阀门(16)和第五真空阀门(17)；所述主真空室(1)的第一管道连接孔通过管路与所述气瓶(19)相连并在其管路上安装所述第六真空阀门(18)，所述主真空室(1)的第二管道连接孔通过管路与所述涡轮分子泵(11)的一端相连并在其管路上安装所述第一真空阀门(13)，所述涡轮分子泵(11)的另一端通过管路与干泵(12)相连并在其管路上安装第三真空阀门(15)；所述主真空室(1)的第二管道连接孔还通过管路与所述干泵(12)相连并在其管路上安装第二真空阀门(14)。
2.根据权利要求1的所述一种用于解封样品密封器的装置的方法，其特征在于：
步骤一、打开主真空室(1)舱门，将样品密封器(20)固定于下真空传动机构(7)的托盘上；
步骤二、调节上真空传动机构(6)，使上真空传动机构(6)的托盘与样品密封器(20)的盖板连接并固定，关闭主真空室(1)舱门；
步骤三、用盲板分别将第一真空手套组件(2)和第二真空手套组件(3)密封，开启干泵(12)，打开第四真空阀门(16)和第五真空阀门(17)，对真空手套组件(2)和真空手套组件(3)内腔抽真空，抽真空完毕后，关闭第四真空阀门(16)和第五真空阀门(17)；
步骤四、打开第二真空阀门(14)，利用干泵(12)对主真空室(1)抽粗真空，观察电阻规(8)的读数，待电阻规(8)的读数低于10Pa时，关闭第二真空阀门(14)；
步骤五、打开第三真空阀门(15)，对涡轮分子泵(11)抽粗真空，抽真空完毕后，开启涡轮分子泵(11)，打开第一真空阀门(13)，对主真空室(1)抽真空，待电离规(9)的读数低于5×10-3Pa时，关闭第一真空阀门(13)，停止抽气；
步骤六、打开第六真空阀门(18)，通过气瓶(19)往主真空室(1)内充入高纯氮气，观察压阻真空计(10)的读数，待主真空室(1)内的压力接近外界大气压室时，关闭第六真空阀门(18)，停止充气；
步骤七、解除真空手套组件(2)和真空手套组件(3)上的盲板，通过真空手套组件(2)和真空手套组件(3)的操作，解除样品密封器(20)上盖板的锁紧密封件；
步骤八、用盲板将真空手套组件(2)和真空手套组件(3)密封，打开第二真空阀门(14)，利用干泵(12)对主真空室(1)抽粗真空，观察电阻规(8)的读数，待电阻规(8)的读数低于10Pa时，关闭第二真空阀门(14)；
步骤九、打开第三真空阀门(15)，对涡轮分子泵(11)抽粗真空，抽真空完毕后，开启涡轮分子泵(11)，打开第一真空阀门(13)，对主真空室(1)抽真空，待电离规(9)的读数低于5×10-3Pa时，关闭第一真空阀门(13)，停止抽气；
步骤十、调节下真空传动机构(7)，使下真空传动机构(7)上的托盘逆时钟方向旋转约30°，调节上真空传动机构(6)，使上真空传动机构(7)上的托盘向上移动，与上真空传动机构(7)上的托盘固定的样品密封器(20)上盖板随上真空传动机构(7)向上移动，使样品密封器(20)在高真空环境下解封。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤三、步骤五和步骤九，抽真空的时间为1分钟。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤四中，所述电阻规(8)的读数优选8.6Pa。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤五中，所述电离规(9)的读数优选7.8×10-4Pa。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤六中，所述主真空室(1)内的压力读数为8.78×104Pa。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤八中，所述电阻规(8)的读数优选7.9Pa。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤九中，所述电离规(9)的读数优选6.7×10-4Pa。
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