CN105973685A - 一种人工冰芯制作装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种人工冰芯制作装置，是由内管、长保温外管和短保温外管组成双层套管结构，长保温外管一端封闭，内管由两个半圆管相互对接，内管一端置入长保温外管内，另一端套接在短保温外管内，长保温外管和短保温外管开口端对接包裹并封闭。本发明结构简单，易加工。利用本装置可制作高质量、全尺寸（与自然冰芯直径、长度一致）的人工冰芯，避免人工冰芯污染，有效保证冰芯空白对照研究的可靠性和准确性。

Description

一种人工冰芯制作装置

技术领域

本发明涉及一种人工冰芯制作装置，具体是指在冰芯研究中进行空白对比研究的人工冰芯制作装置。

背景技术

极地和山地冰川是由成千上万年的雪层经过堆积、压实成冰形成的。冰芯是在冰川上利用冰芯钻机钻取的连续的圆柱状冰体。科学家通过提取冰芯中物理、化学和生物等各种信息来反演区域和全球尺度不同时期的气候和环境变化特征，为预测未来气候和环境的变化提供重要科学依据。由于冰芯中各种化学信息（如各种离子、微粒和痕量元素等）的含量非常低，冰芯样品在钻取、运输、贮存、前处理和分析过程中，其外部不可避免受到各种因素的污染，如空气、钻头、样品瓶、包装材料和试剂等。因此，为了获得准确的有价值的数据, 必须在上述各个环节中采取严格的防污染措施，如超净实验室的使用、超纯试剂的严格选择和冰芯的去污染等。但即使如此，也无法完全避免各个环节对冰芯可能造成的污染，导致最后获得的分析数据无法完全代表冰芯的原始值，造成冰芯记录解译的不确定性。为此，利用人工冰芯进行空白对照研究是保证冰芯记录研究结果准确、可靠的重要研究方法，而利用人工冰芯制作装置简便制作高质量的人工冰芯是保证冰芯空白对照研究有效性的关键环节。

目前，人工冰芯主要利用一端封闭的小尺寸塑料管直接注入超纯水冻结制作而成。这种方法主要有以下不足，表现为：

1. 由于所用的塑料管尺寸较小（如内径3 cm，长度30 cm），且没有外加保温层，人工冰芯在低温的作用下快速冻结，这样制作的人工冰芯含有较多的气泡，使得人工冰芯比较脆，在切割和去污染时容易破裂造成污染。

2. 由于制作的人工冰芯比较小，其直径和长度都小于实际冰芯，应用时没有像自然冰芯一样经过贮存、切割、分样等环节，而是直接进行最后的去污染，因此获得的空白不是全程序空白，影响了空白对照研究的可靠性。

3. 由于该方法制作的人工冰芯冻结在管壁上，使用时需要将塑料管放置在常温下让管壁升温并融化与管壁接触的部分，才能从管内取出人工冰芯。由于人工冰芯温度低加上管壁的热传导慢，需要很长时间才能将人工冰芯从管内取出，有时需要敲打管壁让人工冰芯表面脱离管壁。这一方面影响了工作的效率，也容易造成人工冰芯的破碎；另一方面人工冰芯表面融化的水可能通过流动和渗透将表面的污染带入人工冰芯内部，最终影响冰芯空白对照研究的准确性和可靠性。

发明内容

鉴于上述，本发明的目的是在于提供一种人工冰芯制作装置，该装置设计合理，结构简单，可制作高质量、全尺寸（与自然冰芯直径、长度一致）的人工冰芯，避免人工冰芯污染，有效保证人工冰芯空白对照研究的可靠性和准确性。

本发明的目的是这样实现的：

一种人工冰芯制作装置，是由内管、长保温外管和短保温外管组成双层套管结构。长保温外管的长度为短保温外管长度的4倍，长保温外管一端封闭，另一端开口。封内管由两个半圆管相互对接，内管内径为9~10 cm，长度为60~110 cm；内管一端置入长保温外管内，另一端套接在顶端封闭的短保温外管内，长保温外管和短保温外管开口端对接吻合包裹并封闭。

本发明的优点和产生的有益效果是：

1、内管的尺寸与自然冰芯一致，内径为9~10 cm，长度为60~110 cm，且内管外部套接有保温层的外管，大大降低了该装置的热传导效率，使得人工冰芯缓慢冻结，这样溶解在水中的气体在结晶过程中能及时从水中排出，减少了人工冰芯中气泡数量，增强了人工冰芯的塑性，因此在对人工冰芯进行后续切割和去污染时不易破裂造成污染。另外内管的外径略小于外管内径，这样一方面方便内管从外管取出或外管套接在内管上；另一方面也可以保证两半圆内管紧密对接，防止内管错位。

2. 本发明制作的人工冰芯与野外钻取的冰芯尺寸（直径9.5 cm左右，长度60~100cm左右）一样，可以提前制作好并与自然冰芯在存放环境、保存方式和后期的切割、分样、去污染等前处理环节以及最后的实验室分析保持完全一致。因此，利用该发明制作的人工冰芯可获得全程序空白（从贮存环节开始），保证了冰芯对照研究的可靠性和准确性。

3. 本发明制作人工冰芯时，超纯水放置在塑料袋内，塑料袋放置在内管内；人工冰芯与内管壁不直接接触，取出人工冰芯时，先将内管从外管内取出，然后再将两个半圆内管分开，就可得到外套塑料袋的人工冰芯。因此，本发明制作的人工冰芯不需要升温就可以方便地取出，不但提高了工作效率，而且避免了升温融水对人工冰芯内部可能造成的污染和敲打管壁造成冰芯破碎的问题。

4. 本发明在实际应用时，人工冰芯首先被封闭在洁净的塑料袋内，塑料袋外接内管，内管进一步被外管包裹并封闭，外管外再用洁净的塑料袋套装并封闭，这样在两层塑料袋和内管、外管的保护下，可有效避免人工冰芯在制作阶段受外界环境的污染，避免影响空白对照研究的可靠性。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明：

如图1所示，一种人工冰芯制作装置，是由不锈钢内管1、聚氨酯长保温外管2和聚氨酯短保温外管3组成双层套管结构。长保温外管2的长度为短保温外管3长度的4倍。长保温外管2一端封闭，另一端开口。内管1由两个半圆管相互对接，内管1的外径略小于外管内径，内管1内径为9~10 cm，长度为60~110 cm；内管1一端置入长保温外管2内，另一端套接在短保温外管3内，长保温外管2和短保温外管3开口端对接吻合包裹并封闭。

制作人工冰芯时，在超净实验室内，将内管1、长保温外管2和短保温外管3清洗干净并晾干备用。先将长保温外管2直立并固定并且开口端朝上，对接好内管1从长保温外管2的开口端垂直置入到长保温外管2封闭段的底部，内管1的一端外露在长保温外管2的开口端；截取一定长度的用于包装实际冰芯样品的塑料袋（直径与内管内径基本一致），用封口机封闭一端；塑料袋盛接少量的Milli-Q超纯水从内管伸出端垂直放入，让塑料袋底部接触到长保温外管2封闭段底部并让塑料袋袋口从内管1端口伸出；拉直整理塑料袋，防止塑料袋在内管内卷曲，继续将超纯水注满到距离内管口5 cm左右，以免人工冰芯由于膨胀从内管口突出；让塑料袋敞口在超净室内静置一段时间，并轻轻敲打外管和内管管体，尽量让水里面的气泡上升至袋口并破裂；封闭塑料袋袋口并叠置在内管口内，然后将短保温外管3从伸出的内管1上部垂直套入，直至短保温外管3的开口端与长保温外管2的开口端紧密对接；在再外管外再套一层洁净的塑料袋并封口，这样在两层塑料袋和内管、外管的保护下可以有效避免人工冰芯受外界环境的污染；最后将套接的内外管在垂直状态下轻轻搬运至冷库或冰箱内固定，让其在低温的作用下缓慢冻结，制作成人工冰芯。

取出人工冰芯时，首先将短保温外管3从套接的内管1向上拔出，再将内管1从套接的长保温外管2向上拔出，最后将内管1分离，就可取出人工冰芯。

Claims (1)

1.一种人工冰芯制作装置，是由内管（1）、长保温外管（2）和短保温外管（3）组成双层套管结构，长保温外管（2）的长度为短保温外管（3）长度的4倍，长保温外管（2）一端封闭，另一端开口；内管（1）由两个半圆管相互对接，内管（1）内径为9~10 cm，长度为60~110 cm；内管（1）一端置入长保温外管（2）内，另一端套接在顶端封闭的短保温外管（3）内，长保温外管（2）和短保温外管（3）开口端对接吻合包裹并封闭。