CN113432931A - 一种含水冰月壤水汽提取模拟实验装置 - Google Patents

一种含水冰月壤水汽提取模拟实验装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含水冰月壤水汽提取模拟实验装置，它包括主体腔体，控制单元，液氮输送单元及真空设备单元；其实验步骤包括启动真空设备单元及液氮输送单元，当主体腔体真空参数及温度参数达到设定阈值后，采用局部加热的方式对水冰进行水汽提取，提取的水汽可传输到水汽分析仪器进行进一步水汽分析。本发明的优点为能够模拟低温、真空月面环境下的月球水冰局部提取水汽过程。

Description

一种含水冰月壤水汽提取模拟实验装置
技术领域
本发明涉及一种含水冰月壤水汽提取模拟实验装置。
背景技术
月球水和挥发分的分布和来源是国际月球科学研究和月球探测的核心科学问题，国际上各国的月球探测计划中，实施了对月球南北二极永久阴影区水冰的探测，并获得H富集的信号，间接证明了水冰的存在。但是，这些探测任务实际上并未真正探测到水，即H2O，对可能存在的水冰含量、以及水冰的来源等毫无认识。目前，月球永久阴影区水和挥发分探测已成为我国月球探测后续任务的重要内容之一。然而，目前还没有模拟月面环境下的含水冰月壤水汽提取技术。
发明内容
为了解决以上的技术问题，提供了一种含水冰月壤水汽提取模拟实验装置。该系统包括主体腔体，控制单元，液氮输送单元及真空设备单元；所述主体腔体包括模拟月壤杯、加热模块、制冷模块及水汽提取模块；所述控制单元包括加热控制单元、温度测控单元、液氮输送控制单元、真空设备控制单元；所述真空设备单元包括初级泵、分子泵及真空压力计。
主体腔体为上下端面真空腔体结构，包括真空腔体（1）及真空腔盖法兰（2）；真空腔盖法兰（2）上端面开有八芯引线（3）、19芯引线（9）、KF16出气口（4）；真空腔体（1）内设置有模拟月壤杯（12）通过锁紧螺母（13）与外部的液氮罐（15）刚性连接、液氮罐（15）通过支撑杆（10）与真空腔盖法兰（2）刚性连接。模拟月壤杯（12）上设置有保护盖（17），气体提取管（20）通过真空螺母座（8）锁紧固定在真空腔盖法兰（2）上端面，并可移动插入模拟月壤杯（12）；气体提取管上端设置有毛细管锁紧机构（5）提取气体通过毛细管导入到气体分析仪器中。气体提取管（20）下端设置有加热器（14）；加热器（14）引线置于气体提取管（20）内并与气体提取管上端的引线座（7）及八芯引线（6）与腔体外端相连。述模拟月壤杯（12）内部设置有温度探头（19）；液氮罐（15）底部贴有温度探头（19）；液氮罐（15）上设置有出气管件（16）。
本发明的有益效果是：本发明提出一种含水冰月壤水汽提取模拟实验装置，完善我国月面环境下的月球水冰模拟系统及水提取技术的空白，为月球后续探测任务中开展永久阴影区水冰和H同位素测量奠定技术基础。
附图说明
图1：含水冰月壤水汽提取模拟实验装置主体内部结构图；
图2：含水冰月壤水汽提取模拟实验装置控制示意图；
图3：含水冰月壤水汽提取模拟实验装置实验方法总体流程图。
具体实施方式
本发明的含水冰月壤水汽提取模拟实验装置，它包括主体腔体，控制单元，液氮输送单元及真空设备单元；所述主体腔体包括模拟月壤杯、加热模块、制冷模块及水汽提取模块；所述控制单元包括加热控制单元、温度测控单元、液氮输送控制单元、真空设备控制单元；所述真空设备单元包括初级泵、分子泵及真空压力计读取。主体腔体中加热模块、制冷模块与控制单元电性连接；真空设备与控制单元电性连接；自增压液氮输送单元与控制单元电性连接。
含水冰月壤水汽提取模拟实验方法步骤为：
第一步：将含水冰模拟月壤（18）置于模拟月壤杯（12）中；
第二步：启动真空设备单元，并设定真空阈值参数；
第三步：读取真空腔体（1）内真空，达到设定真空阈值后启动液氮输送单元，并设定含水冰月壤模拟条件温度参数；
第四步：读取温度探头（19），达到设定温度后，启动加热单元进行水汽加热提取实验；
第五步：将水汽输入到水汽分析装置，并记录存储实时的温度曲线；
第六步：结束含水冰月壤水汽提取模拟实验。

Claims (5)

1.一种含水冰月壤水汽提取模拟实验装置，其特征在于：它包括主体腔体，控制单元，液氮输送单元及真空设备单元；所述主体腔体为上下端面真空腔体结构，包括真空腔体（1）及真空腔盖法兰（2）；真空腔盖法兰（2）上端面开有八芯引线（3）、19芯引线（9）、KF16出气口（4）；真空腔体（1）内设置有模拟月壤杯（12）通过锁紧螺母（13）与外部的液氮罐（15）刚性连接、液氮罐（15）通过支撑杆（10）与真空腔盖法兰（2）刚性连接。
2.根据权利要求1所述一种含水冰月壤水汽提取模拟实验装置，其特征在于所述模拟月壤杯（12）上设置有保护盖（17），气体提取管（20）通过真空螺母座（8）锁紧固定在真空腔盖法兰（2）上端面，并可移动插入模拟月壤杯（12）；气体提取管上端设置有毛细管锁紧机构（5）提取气体通过毛细管导入到气体分析仪器中。
3.一种含水冰月壤水汽提取模拟实验装置，其特征在于所述气体提取管（20）下端设置有加热器（14）；加热器（14）引线置于气体提取管（20）内并与气体提取管上端的引线座（7）及八芯引线（6）与腔体外端相连。
4.根据权利要求1所述一种含水冰月壤水汽提取模拟实验装置，其特征在于所述模拟月壤杯（12）内部设置有温度探头（19）;液氮罐（15）底部贴有温度探头（19）；液氮罐（15）上设置有出气管件（16）。
5.权利要求1所述的一种含水冰月壤水汽提取模拟实验装置，其特征在于该方法步骤为：
第一步：将含水冰模拟月壤（18）置于模拟月壤杯（12）中；
第二步：启动真空设备单元，并设定真空阈值参数；
第三步：读取真空腔体（1）内真空，达到设定真空阈值后启动液氮输送单元，并设定含水冰月壤模拟条件温度参数；
第四步：读取温度探头（19），达到设定温度后，启动加热单元进行水汽加热提取实验；
第五步：将水汽输入到水汽分析装置，并记录存储实时的温度曲线；
第六步：结束含水冰月壤水汽提取模拟实验。
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