CN113567212A - 一种岩石矿物样品包裹体中稀有气体提取装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种岩石矿物样品包裹体中稀有气体提取装置及方法，其中，提取装置包括承载块、坩埚、挤压机构和液压驱动机构，承载块的顶面设有样品池，样品池通过通气管路与抽真空设备和气体纯化装置连接；坩埚置于样品池内，以备容纳岩石矿物样品；坩埚内活动装有挤压块，以备挤压岩石矿物样品；挤压机构密封连接在样品池的池口，并能够与挤压块抵接；液压驱动机构与挤压机构连接，以备向挤压机构施加液压驱动力，使得挤压块挤压破碎岩石矿物样品，释放包裹体中的稀有气体。本发明利用液压挤压破碎的方式释放岩石矿物样品包裹体中的稀有气体，提取的稀有气体全部来自包裹体，使得测试结果能够正确反应稀有气体示踪指示、成矿流体来源等地质信息。

Description

一种岩石矿物样品包裹体中稀有气体提取装置及方法

技术领域

本发明属于地质矿产勘探技术领域，具体而言涉及一种岩石矿物样品包裹体中稀有气体提取装置及方法。

背景技术

稀有气体是指元素周期表上所有0族元素对应的气体，也称为惰性气体，因其独特的化学惰性而成为地质过程的重要示踪剂。在地质矿产勘探中，岩石矿物包裹体中的稀有气体组分和同位素蕴含着丰富的成矿地质信息，对于研究矿产的成因与来源、矿产成藏期等都具有重要的示踪指示作用。因此，对岩石包裹体中稀有气体的制备是进行稀有气体组分和同位素分析的前提和保证。

现有技术中，采用球磨破碎的方法提取岩石矿物包裹体中稀有气体，具体利用球磨破碎装置在密闭条件下对矿物样品进行球磨破碎，并去除岩石矿物样品表面的各种杂质气体和水分，从而提取破碎岩石矿物样品包裹体中释放的稀有气体。

然而，采用现有球磨破碎方法获取的稀有气体不完全来自流体包裹体，因此导致测试结果不能正确反应稀有气体的示踪指示、成矿流体来源等地质信息。具体原因在于，球磨破碎装置在对岩石矿物样品进行球磨破碎过程中，会将岩石矿物样品破碎至2000目-1500目，破坏了矿物晶体结构，释放晶格内的稀有气体，导致获取的稀有气体中既含有包裹体释放的稀有气体，也含有晶格释放的稀有气体。

发明内容

本发明的目的在于提供一种岩石矿物样品包裹体中稀有气体提取装置及方法，以解决现有技术中利用球磨破碎方式无法提取纯净的包裹体中的稀有气体，提取的稀有气体中既含有包裹体释放的稀有气体，也含有晶格释放的稀有气体，导致后续稀有气体的测试结果不能正确反应稀有气体的示踪指示、成矿流体来源等地质信息的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一方面，提供一种岩石矿物样品包裹体中稀有气体提取装置，包括：

承载块，承载块的顶面设有样品池，样品池通过通气管路与抽真空设备和气体纯化装置连接；

坩埚，坩埚置于样品池内，以备容纳岩石矿物样品；坩埚内活动装有挤压块，以备挤压岩石矿物样品；

挤压机构，挤压机构密封连接在样品池的池口，并能够与挤压块抵接；

液压驱动机构，液压驱动机构与挤压机构连接，以备向挤压机构施加液压驱动力，使得挤压块挤压破碎岩石矿物样品，释放包裹体中的稀有气体。

进一步地，通气管路包括第一通气管道、第二通气管道、第三通气管道和第四通气管道；其中，第一通气管道的一端与样品池的内部空间连通，另一端接入第二通气管道；第三通气管道的一端接入第二通气管道，另一端与真空分子泵连接；第四通气管道的一端接入第二通气管道，另一端与气体纯化装置连接。

进一步地，样品池的数量为多个，且均布在承载块上；每个样品池分别通过一条第一通气管道接入第二通气管道，第一通气管道上设有真空阀门。

进一步地，承载块的数量为两个，且配套设有两组第一通气管道；第二通气管道包括两条纵向导气管和两条横向导气管，纵向导气管与横向导气管交替连接，且纵向导气管与横向导气管的四个连接处均设置端部真空阀门；第一承载块的样品池通过第一组第一通气管道与第一纵向导气管连通；第二承载块的样品池通过第二组第一通气管道与第二纵向导气管连通；第三通气管道接入第一横向导气管，第四通气管道接入横向导气管。

进一步地，挤压机构包括密封法兰、波纹管和密封件；其中，密封法兰安装于承载块的顶面且将样品池的池口密封；密封件的底面中心设有不锈钢柱，不锈钢柱位于波纹管内；波纹管的第一端与密封法兰的顶面焊接，波纹管的第二端与密封件的底面焊接密封。

进一步地，承载块的顶面围绕样品池的池口设置环形凹槽，环形凹槽内安装无氧铜密封圈；环形凹槽的槽底设有第一环形刀刃，密封法兰的底端面设有第二环形刀刃；当密封法兰安装在承载块上后，第一环形刀刃与第二环形刀刃能够分别挤压并刻入无氧铜密封圈的两面，以实现密封。

进一步地，液压驱动机构包括液压缸以及与液压缸连接的液压头；液压头采用螺纹升降结构，包括螺纹杆和螺纹管，螺纹管套设在螺纹杆上，螺纹杆与液压缸固定连接。

进一步地，螺纹管的下端面设置限位凹槽，以容纳挤压机构的顶端。

进一步地，液压驱动机构位于承载块的上方，且液压驱动机构与承载块能够在水平方向相对移动。

进一步地，岩石矿物样品包裹体中稀有气体提取装置还包括工作台，工作台位于液压驱动机构的下方，工作台的顶面为平面，以备支撑承载块。

进一步地，承载块可移动的放置在工作台的顶面，第一通气管道和第二通气管道均为钢管，第三通气管道和第四通气管道均为波纹管，承载块可以与第一通气管道、第二通气管道作为一个整体，在工作台上整体平移。

进一步地，工作台的外围设置有支撑架，支撑架的顶端固定安装有支撑板，支撑板的底部固定安装有一号电机，一号电机的输出端穿过支撑板延伸至其上部并固定连接有齿轮，支撑板的顶部固定安装有两根滑轨，两根滑轨的顶部活动安装有移动架，移动架的侧面固定安装有齿条，齿条与齿轮啮合连接，移动架的两侧分别安装有滚珠丝杠和导柱，移动架上固定安装有二号电机，二号电机的输出端与滚珠丝杠固定连接，滚珠丝杠和导柱均活动套接有固定架，固定架的中部固定安装有液压缸，液压缸的输出端向下延伸至挤压机构的顶部。

进一步地，支撑板的中部开设有矩形开口供液压缸延伸至支撑板的下方，滑轨固定安装于矩形开口的前后两侧的上方。

进一步地，齿条的长度与移动架的侧面等长。

进一步地，固定架为可拆卸的装配式结构，固定架可被拆卸为形状、大小相同的两部分，固定架的两部分分别与滚珠丝杠上的移动块和导柱上的固定连接。

另一方面，还提供一种岩石矿物样品包裹体中稀有气体提取方法，利用上述的任一技术方案的岩石矿物样品包裹体中稀有气体提取装置；

进一步地，岩石矿物样品包裹体中稀有气体提取方法包括如下步骤：

将装有岩石矿物样品和挤压块的坩埚装入样品池中；

将挤压机构密封连接在样品池的池口，挤压机构的不锈钢柱与挤压块抵接；

将液压头对准挤压机构，并通过旋拧螺纹管使挤压机构的密封件伸入螺纹管下端的限位凹槽内；

关闭第四通气管道上的阀门，打开第一通气管道、第三通气管道上的阀门，启动真空分子泵对系统抽真空；

当达到所需真空压力时，通过第三通气管道、第一通气管道上的阀门的开启和关闭控制，再对各样品池内的岩石矿物样品分别进行包裹体气体的提取操作；打开第四通气管道上的阀门，打开与第一样品池a连接的第一通气管道a上的阀门a；启动液压驱动机构，液压驱动机构向挤压机构施加液压驱动力，使得挤压块挤压第一样品池a中的岩石矿物样品，岩石矿物样品破碎，包裹体释放的稀有气体通过第四管路进入气体纯化装置；

当进行规定时间后，关闭阀门a和液压驱动机构，打开与第二样品池b连接的第一通气管道b上的阀门b；再次启动液压驱动机构，对第二样品池b中的岩石矿物样品进行挤压破碎，提取包裹体中的稀有气体；

重复上述操作，直至完成所有样品池中岩石矿物样品包裹体中稀有气体的提取。

进一步地，利用具有两个承载块的岩石矿物样品包裹体中稀有气体提取装置进行稀有气体提取时，通过切换通气管路上的阀门状态，使两组样品池对应的通气管路分别处于抽真空状态和稀有气体提纯状态；

当第一组样品池中的岩石矿物样品依次进行液压破碎、稀有气体提纯时，第二组样品池同时进行抽真空处理；

当第一组样品池的所有岩石矿物样品完成稀有气体提取后，切换通气管路上阀门状态，使第一组样品池连接的通气管路为抽真空状态、第二组样品池连接的通气管路为提纯状态。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

A)本发明提供的岩石矿物样品包裹体中稀有气体提取装置，结构简单，操作方便，利用液压挤压破碎的方式将岩石矿物样品包裹体中的稀有气体释放出来，挤压破碎过程会将岩石矿物样品破碎至400-600目，不会破坏岩石矿物晶体结构，因而不会释放晶格中的稀有气体，提取的稀有气体全部来自包裹体，提取的稀有气体更纯，测试结果更可靠，能够正确反应稀有气体示踪指示、成矿流体来源等地质信息。

B)本发明提供的岩石矿物样品包裹体中稀有气体提取装置，通过设置两个承载块，每个承载块上设置多个样品池，且通气管路上设置多个阀门，可以将两组样品池分隔开来，通过切换通气管路上的阀门状态，使两组样品池对应的通气管路分别处于抽真空状态和稀有气体提纯状态，其中一组样品池中的岩石矿物样品进行液压破碎、稀有气体提纯时，另一组样品池可同时进行抽真空处理，为后续破碎提纯阶段做准备，从而使得实验得以连续进行，大幅提升了测试效率。

附图说明

图1为本发明的岩石矿物样品包裹体中稀有气体提取装置的整体结构示意图一；

图2为本发明的去除支撑架后的岩石矿物样品包裹体中稀有气体提取装置的结构示意图；

图3为本发明的岩石矿物样品包裹体中稀有气体提取装置的无氧铜密封圈的安装位置示意图；

图4为本发明的岩石矿物样品包裹体中稀有气体提取装置的坩埚和挤压块结构示意图；

图5为本发明的岩石矿物样品包裹体中稀有气体提取装置的挤压机构倒置的结构示意图；

图6为本发明的岩石矿物样品包裹体中稀有气体提取装置的液压头的拆解示意图；

图7为本发明的岩石矿物样品包裹体中稀有气体提取装置的整体结构示意图二；

图8为图7的岩石矿物样品包裹体中稀有气体提取装置的俯视图；

图9为图7中的岩石矿物样品包裹体中稀有气体提取装置的支撑板的结构示意图。

附图标记：

1、工作台；2、承载块；3、挤压机构；301、密封法兰；302、波纹管；303、密封件；304、不锈钢柱；4、坩埚；5、挤压块；6、真空阀门；7a、第一纵向导气管；7b、第二纵向导气管；8、一号端部真空阀门；9、二号端部真空阀门；10、三号端部真空阀门；11、四号端部真空阀门；12a、第一横向导气管；12b、第二横向导气管；13、样品池；14a、第三通气管道；14b、第四通气管道；15、真空分子泵；16、无氧铜密封圈；17、支撑架；18、支撑板；19、滑轨；20、一号电机；21、齿轮；22、移动架；23、齿条；24、二号电机；25、滚珠丝杠；26、固定架；27、导柱；28、液压缸；29、液压头；30、螺纹杆；31、螺纹管；32、限位凹槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的一个具体实施例，如图1至图4所示，公开了一种岩石矿物样品包裹体中稀有气体提取装置，包括：

承载块2，承载块2的顶面设有样品池13，样品池13通过通气管路与抽真空设备和气体纯化装置连接；

坩埚4，坩埚4置于样品池13内，以备容纳岩石矿物样品；坩埚4内活动装有挤压块5，以备挤压岩石矿物样品；

挤压机构3，挤压机构3密封连接在样品池13的池口，并能够与挤压块5抵接；

液压驱动机构，液压驱动机构与挤压机构3连接，以备向挤压机构3施加液压驱动力，使得挤压块5挤压破碎岩石矿物样品，释放包裹体中的稀有气体。

实施时，先将装有岩石矿物样品和挤压块5的坩埚4装入样品池13中；再将挤压机构3密封连接在样品池13的池口，挤压机构3的不锈钢柱304与挤压块5抵接；调整液压驱动机构与承载块2的相对位置，使液压驱动机构的液压头29对准挤压机构3；利用抽真空设备对系统抽真空，将通气管路、样品池13中的气体以及吸附在岩石矿物样品表面、样品裂隙中的气体抽出；完成抽真空后，启动液压驱动机构，液压驱动机构向挤压机构3施加液压驱动力，使得挤压块5挤压样品池中的岩石矿物样品，岩石矿物样品破碎，包裹体释放的稀有气体进入气体纯化装置进行纯化。

与现有技术相比，本实施例的岩石矿物样品包裹体中稀有气体提取装置，结构简单，操作方便，利用液压挤压破碎的方式将岩石矿物样品包裹体中的稀有气体释放出来，挤压破碎过程会将岩石矿物样品破碎至400-600目，不会破坏岩石矿物的晶体结构，不会释放晶格中的稀有气体，因此利用本实施例的稀有气体提取装置获取的稀有气体全部来自包裹体，基于更纯的稀有气体得到的测试结果能够正确反应稀有气体示踪指示、成矿流体来源等地质信息。

由于稀有气体提取过程中，首先需要对系统进行抽真空处理，随后再进行液压破碎并利用气体纯化装置进行纯化，通气管路上设置多个阀门以控制通气管路以及通气管路各分支管路的连通状态。

本实施例中，通气管路可以理解为，包括抽真空管路和稀有气体提纯管路，当系统抽真空时，抽真空管路处于连通工作状态，即样品池13、抽真空管路与抽真空设备连通，此时稀有气体提纯管路与抽真空管路断开，不连通；当岩石矿物样品挤压破碎并提纯稀有气体时，稀有气体提纯管路处于连通工作状态，即样品池13、稀有气体提纯管路与气体纯化装置处于连通工作状态，此时抽真空管路与稀有气体提纯管路断开，不连通。

在其中的一个可选实施方式中，通气管路包括第一通气管道、第二通气管道、第三通气管道14a和第四通气管道14b；其中，第一通气管道的一端与样品池13的内部空间连通，另一端接入第二通气管道，第一通气管道上设有真空阀门6；第三通气管道14a的一端接入第二通气管道，另一端与抽真空设备连接，抽真空设备优选真空分子泵15；第四通气管道14b的一端接入第二通气管道，另一端与气体纯化装置连接。其中，第三通气管道14a、第四通气管道14b上均可以设置阀门，并且阀门可以设置在第三通气管道14a与第二通气管道的连接处、第四通气管道14b与第二通气管道的连接处。第三通气管道14a与第二通气管道的连接处的阀门控制承载块样品池系统与真空分子泵15的连通和断开，第四通气管道14b与第二通气管道的连接处的阀门控制承载块样品池13与气体纯化装置的连通和断开。

本实施例中，承载块2由为钢质材料制成，如长方体不锈钢块，在不锈钢块的顶面车制样品池13，不仅保证强度，而且制作工艺简单，成本低。

由于稀有气体提取过程耗时久，为了提升测试效率，样品池13的数量为多个，且多个样品池13均布在承载块2上；每个样品池13分别通过一条第一通气管道接入第二通气管道，每个第一通气管道上均设有真空阀门6，抽真空时可以将第一通气管道上所有真空阀门6打开，对所有样品进行抽真空处理，显著提升抽真空效率；在稀有气体提纯过程中，单次只打开一条第一通气管道上的真空阀门6，其他第一通气管道上的真空阀门6关闭，避免因其他样品释放稀有气体导致的交叉污染，从而保证获取的稀有气体的纯度。

为进一步地提升稀有气体提取效率，承载块2的数量为两个，且配套设有两组第一通气管道，每个承载块2的样品池13分别连接一组第一通气管道，每组第一通气管道的数量与该承载块2上样品池13的数量相同；第二通气管道包括两条纵向导气管7和两条横向导气管12，纵向导气管7与横向导气管12交替连接，且纵向导气管7与横向导气管12的四个连接处均设置端部真空阀门；第一承载块的样品池13通过第一组第一通气管道与第一纵向导气管7a连通；第二承载块的样品池13通过第二组第一通气管道与第二纵向导气管7b连通；第三通气管道14a接入第一横向导气管12a，第四通气管道14b接入第二横向导气管12b。

具体而言，岩石矿物样品包裹体中稀有气体提取装置包括两个承载块2，每个承载块2的顶部均开设有4-8个样品池13，样品池13内腔的底部放置有坩埚4，坩埚4的内腔中活动套接有挤压块5，挤压机构3密封安装在样品池13的开口，将样品池13密封，两个承载块2的侧壁上对应样品池13的位置均开设有通气孔，每个通气孔分别与一个样品池13的内部空腔连通，每个通气孔均连接有一条第一通气管道，每条第一通气管道上均安装有真空阀门6；第一组第一通气管道均接入第一纵向导气管7a，第一纵向导气管7a的两端分别连接有一号端部真空阀门8和三号端部真空阀门10，第二纵向导气管7b的两端分别连接有二号端部真空阀门9和四号端部真空阀门11；一号端部真空阀门8和二号端部真空阀门9之间设有第一横向导气管12a，第一横向导气管12a上连接有第三通气管道14a，第三通气管道14a的另一端固定连接有真空分子泵15；三号端部真空阀门10和四号端部真空阀门11之间设有第二横向导气管12b，第二横向导气管12b上连接有第四通气管道14b，第四通气管道14b的另一端与气体纯化装置连接。

本实施例的岩石矿物样品包裹体中稀有气体提取装置，通过设置两个承载块2，且每个承载块2上设置多个样品池13，并且通过对通气管道的结构改进，将两个承载块2上的样品池13划分为两组，通过切换通气管路上的阀门状态，使两组样品池对应的通气管路分别处于抽真空状态和稀有气体提纯状态；当第一组样品池中的岩石矿物样品依次进行液压破碎、稀有气体提纯时，第二组样品池同时进行抽真空处理；当第一组样品池的所有岩石矿物样品完成稀有气体提取后，切换通气管路上阀门状态，使第一组样品池连接的通气管路为抽真空状态、第二组样品池连接的通气管路为提纯状态。此结构设计，能够实现不间断测试，大幅提升稀有气体提取效率。

考虑到稀有气体提取过程中，系统的密封性能对气体提取结果，本实施例的一个可选实施方式，如图5所示，挤压机构3包括密封法兰301、波纹管302和密封件303；其中，波纹管302可以拉伸和压缩，密封件303可以为板状结构；密封法兰301安装于承载块2的顶面且将样品池13的池口密封；密封件303的底面中心设有不锈钢柱304，不锈钢柱304位于波纹管302内；波纹管302的第一端与密封法兰301的顶面焊接，不锈钢柱304从波纹管302的第二端伸入波纹管302，波纹管302的第二端与密封件303的底面焊接密封；不锈钢柱304的底部能够伸出波纹管302的第一端以及密封法兰301的底面，不锈钢柱304的底部与挤压块5的顶部接触，并能够随着波纹管压缩向下移动，以向挤压块5传递挤压力，将岩石矿物样品破碎。

为了提升样品池13与挤压机构3的密封性，样品池13为圆柱形内腔，样品池13的内腔与水平对应的真空阀门6连通，围绕样品池13在承载块2的顶面固定卡接有无氧铜密封圈16，无氧铜密封圈16的顶部能够与挤压机构3固定连接。

具体而言，承载块2的顶面设置环形凹槽，环形凹槽围绕样品池13的池口设置，环形凹槽构成无氧铜密封圈16的安装空间，环形凹槽内安装无氧铜密封圈16，无氧铜密封圈16的内径大于等于样品池13的直径，无氧铜密封圈16的外径等于环形凹槽的直径，以保证不锈钢柱304上下移动通畅；环形凹槽的槽底设有第一环形刀刃，密封法兰301的底端面设有第二环形刀刃；当密封法兰301安装在承载块2上后，第一环形刀刃与第二环形刀刃能够分别挤压并刻入无氧铜密封圈16的两面，利用两侧的环形刀刃挤压并刻入无氧铜密封圈16的表面，以实现密封。

测试时，将岩石矿物样品装在坩埚4内，挤压块5的底部压在岩石矿物样品的上方，不锈钢柱304与挤压块5的顶部接触，且不锈钢柱304可以随着波纹管302进行竖直直线运动，当密封件303受到来自液压缸28的压力竖直向下运动移动时，其会带动不锈钢柱304下压，由此挤压块5将坩埚4中的岩石矿物样品压碎。

本实施例中，液压驱动机构包括液压缸28以及与液压缸28连接的液压头29；如图6所示，液压头29采用螺纹升降结构，包括螺纹杆30和螺纹管31，螺纹管31套设在螺纹杆30上，螺纹杆30与液压缸28固定连接，液压驱动机构位于承载块2的上方，且液压驱动机构与承载块2能够在水平方向相对移动。采用螺旋升降的液压头，可以通过手动操作使液压头迅速靠近挤压机构，便于进行液压头与挤压机构的精准对位。

进一步地，螺纹管31的下端面设置限位凹槽32，以容纳挤压机构3的顶端。具体而言，限位凹槽32的槽壁形状与挤压机构3的顶端形状相适配，限位凹槽32能够容纳挤压机构3的密封件303。实施时，将液压头29初步对准挤压机构3后，通过旋拧螺纹管31使之逐渐下降靠近挤压机构3，微调液压头29与挤压机构3的相对位置，使二者精准对位后，再次旋拧螺纹管31，使挤压机构3的密封件303伸入螺纹管31下端的限位凹槽32内，此结构设置便于液压头迅速对准挤压机构3，不仅缩短了对准时间，提升测试效率，而且防止液压头未对准导致高压下压坏密封件303，延长了密封件303的使用寿命。

本实施例中，岩石矿物样品包裹体中稀有气体提取装置还可以包括工作台1，工作台位于液压驱动机构的下方，工作台1的顶面为平面，以备支撑承载块2；工作台1的外围固定设置有支撑架17，支撑架17的顶端固定安装有支撑板18，液压驱动机构固定在支撑板18上。

在一个可选实施方式中，第一通气管道和第二通气管道均为钢管，承载块2可以与第一通气管道、第二通气管道作为一个整体，第三通气管道、第四通气管道为波纹管，通过在工作台1上整体平移承载块2、第一通气管道和第二通气管道以实现液压头29与挤压机构3的对位。

在又一个可选方式中，液压驱动机构在平面方向上可移动。具体而言，如图7至9所示，工作台1的外围设置有支撑架17，支撑架17的顶端固定安装有支撑板18，支撑板18的底部固定安装有一号电机20，一号电机20的输出端穿过支撑板18延伸至其上部并固定连接有齿轮21，支撑板18的顶部固定安装有两根滑轨19，两根滑轨19的顶部活动安装有移动架22，移动架22的侧面固定安装有齿条23，齿条23与齿轮21啮合连接，移动架22的两侧分别安装有滚珠丝杠25和导柱27，移动架22上固定安装有二号电机24，二号电机24的输出端与滚珠丝杠25固定连接，滚珠丝杠25和导柱27均活动套接有固定架26，固定架26的中部固定安装有液压缸28，液压缸28的输出端向下延伸至挤压机构3的顶部。

其中，支撑板18的中部开设有矩形开口供液压缸28延伸至支撑板18的下方，滑轨19固定安装于矩形开口的前后两侧的上方，移动架22在进行横向水平移动时，其会沿着滑轨19进行水平位移，支撑板18的中部开设的矩形开口为液压缸28提供了足够大的活动空间，液压缸28可以通过横向和纵向位移的配额和到达任意一个挤压机构3的上方。齿条23的长度与移动架22的侧面等长，一号电机20带动齿轮21转动，齿轮21与齿条23啮合连接，齿轮21转动时会带动齿条23和移动架22进行横水平向位移。固定架26为可拆卸的装配式结构，固定架26可被拆卸为形状、大小相同的两部分，固定架26的两部分分别与滚珠丝杠25上的移动块和导柱27上的固定连接，二号电机24带动滚珠丝杠25转动，滚珠丝杠25的滑块带动固定架26和液压缸28进行纵向平移，导柱27的作用时导向，滚珠丝杠25与导柱27配合避免液压缸28的运动状态发生偏移。通过一号电机带动齿轮转动，齿轮与齿条啮合连接，齿轮转动时会带动齿条和移动架进行横水平向位移，二号电机带动滚珠丝杠转动，滚珠丝杠的滑块带动固定架和液压缸进行纵向平移，由此实现了将液压缸可以自由移动到各个挤压机构的上方，齿条和滚珠丝杠较高的颤动效率和精度也保证了液压缸可以快速精准的对挤压机构进行逐个加压，且降低了劳动强度。

本实施例还提供一种岩石矿物样品稀有气体提取方法，利用本实施例前述的岩石矿物样品包裹体中稀有气体提取装置，提取方法具体包括如下步骤：

将装有岩石矿物样品和挤压块5的坩埚4装入样品池13中；

将挤压机构3密封连接在样品池13的池口，挤压机构3的不锈钢柱304与挤压块5抵接；

将液压头29对准挤压机构3，并通过旋拧螺纹管31使挤压机构3的密封件303伸入螺纹管31下端的限位凹槽32内；

关闭第四通气管道14b上的阀门，打开第一通气管道、第三通气管道14a上的阀门，启动真空分子泵15对系统抽真空；

当达到所需真空压力时，通过第三通气管道14a、第一通气管道上的阀门的开启和关闭控制，再对各样品池内的岩石矿物样品分别进行包裹体气体的提取操作；

打开第四通气管道14b上的阀门，打开与第一样品池a连接的第一通气管道a上的阀门a；启动液压驱动机构，液压驱动机构向挤压机构3施加液压驱动力，使得挤压块5挤压第一样品池a中的岩石矿物样品，岩石矿物样品破碎，包裹体释放的稀有气体通过第四管路进入气体纯化装置；

当进行规定时间后，关闭阀门a和液压驱动机构，打开与第二样品池b连接的第一通气管道b上的阀门b；再次启动液压驱动机构，对第二样品池b中的岩石矿物样品进行挤压破碎，提取包裹体中的稀有气体；

重复上述操作，直至完成所有样品池13中岩石矿物样品包裹体中稀有气体的提取。

本实施例中，利用具有两个承载块2的岩石矿物样品包裹体中稀有气体提取装置进行稀有气体提取时，通过切换通气管路上的阀门状态，使两组样品池对应的通气管路分别处于抽真空状态和稀有气体提纯状态；

当第一组样品池中的岩石矿物样品依次进行液压破碎、稀有气体提纯时，第二组样品池同时进行抽真空处理；

当第一组样品池的所有岩石矿物样品完成稀有气体提取后，切换通气管路上阀门状态，使第一组样品池连接的通气管路为抽真空状态、第二组样品池连接的通气管路为提纯状态。

示例性的，岩石矿物样品包裹体中稀有气体提取装置包括两个承载块2，每个承载块2上均设置4个样品池13，位于左侧的第一组样品池配套设置第一组共4个真空阀门，位于右侧的第二组样品池配套设置第二组共4个真空阀门，第一组的4个真空阀门均接入第一纵向导气管7a，第一纵向导气管7a的两端分别连接有一号端部真空阀门8和三号端部真空阀门10，第二组的4个真空阀门均接入第二纵向导气管7b，第二纵向导气管7b的两端分别连接有二号端部真空阀门9和四号端部真空阀门11。通过打开和闭合真空阀门6、一号端部真空阀门8、二号端部真空阀门9、三号端部真空阀门10和四号端部真空阀门11，可使每个样品池13达到独立的抽真空状态或气体提纯状态。

当对第一承载块2上的4个样品池13中的岩石矿物样品进行抽真空时，则将二号端部真空阀门9和三号端部真空阀门10关闭，打开一号端部真空阀门8和左侧第一组的所有真空阀门6，真空分子泵15会将第一组样品池13以及连通管路中的杂气体抽走排出，直至第一组样品池13的内部环境达到10^-9mbar；完成系统抽真空后，只留下一个待测试的真空阀门6为打开状态，第一组的其他真空阀门6均关闭，打开三号端部真空阀门10，关闭一号端部真空阀门8，第二横向导气管12b与第四通气通道14b连通；调整液压头与挤压机构的相对位置，使二者对准，启动液压驱动机构驱动液压头下压，将该样品池内坩埚4中的岩石矿物样品压碎，该岩石矿物样品中包裹体释放的稀有气通过第四通气通道14b进入气体纯化装置，提纯后的稀有气体导入测试系统中进行测试；完成第一个岩石矿物样品稀有气体提取后，关闭该样品池对应的真空阀门6，打开下一个待测样品池对应的真空阀门6，利用液压驱动机构进行挤压破碎，提取包裹体中稀有气体，重复上述操作，直至完成第一组中所有岩石矿物样品包裹体中稀有气体的提取。

在对第一组承载块2上岩石矿物样品进行稀有提纯过程中，由于一号端部真空阀门8和四号端部真空阀门11为关闭状态，此时，可以打开二号端部真空阀门9，并将右侧第二组的四个样品池13连接的真空阀门全部打开，利用真空分子泵15将第二组样品池13以及连通管路中的杂气体抽走排出，直至第二组样品池13的内部环境达到10^-9mbar，完成右侧第二组的四个样品池13的抽真空处理工作后，关闭第二组样品池对应的所有真空阀门，待第一组样品池中全部样品完成稀有气体提取后，切换阀门状态，具体关闭二号端部真空阀门9和三号端部真空阀门10，打开四号端部真空阀门11以及待提取的一个样品池对应的真空阀门，将液压驱动装置的液压头对准挤压机构，液压驱动机构启动，压碎该样品池中的岩石矿物样品，包裹体重稀有气体得以释放，释放的稀有气体进入气体纯化装置。

当第二组样品池的岩石矿物样品进行挤压提纯时，第一组样品池可以进行下一组岩石矿物样品的抽真空操作，以此实现两组样品池中一组进行破碎提纯的同时，另一组进行抽真空，使得实验连续进行，大幅提升了测试效率。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种岩石矿物样品包裹体中稀有气体提取装置，其特征在于，包括：

承载块(2)，所述承载块(2)的顶面设有样品池(13)，所述样品池(13)通过通气管路与抽真空设备和气体纯化装置连接；

坩埚(4)，所述坩埚(4)置于所述样品池(13)内，以备容纳岩石矿物样品；所述坩埚(4)内活动装有挤压块(5)，以备挤压岩石矿物样品；

挤压机构(3)，所述挤压机构(3)密封连接在所述样品池(13)的池口，并能够与所述挤压块(5)抵接；

液压驱动机构，所述液压驱动机构与所述挤压机构(3)连接，以备向所述挤压机构(3)施加液压驱动力，使得所述挤压块(5)挤压破碎岩石矿物样品，释放包裹体中的稀有气体。

2.根据权利要求1所述的岩石矿物样品包裹体中稀有气体提取装置，其特征在于，所述通气管路包括第一通气管道、第二通气管道、第三通气管道(14a)和第四通气管道(14b)；

其中，所述第一通气管道的一端与所述样品池(13)的内部空间连通，另一端接入所述第二通气管道；

所述第三通气管道(14a)的一端接入所述第二通气管道，另一端与所述真空分子泵(15)连接；

所述第四通气管道(14b)的一端接入所述第二通气管道，另一端与所述气体纯化装置连接。

3.根据权利要求2所述的岩石矿物样品包裹体中稀有气体提取装置，其特征在于，所述样品池(13)的数量为多个，且均布在所述承载块(2)上；

每个所述样品池(13)均通过一条所述第一通气管道接入所述第二通气管道，所述第一通气管道上设有真空阀门(6)。

4.根据权利要求3所述的岩石矿物样品包裹体中稀有气体提取装置，其特征在于，所述承载块(2)的数量为两个，且配套设有两组所述第一通气管道；

所述第二通气管道包括两条纵向导气管和两条横向导气管，所述纵向导气管与所述横向导气管交替连接，且所述纵向导气管与所述横向导气管的四个连接处均设置端部真空阀门；

第一承载块的样品池(13)通过第一组第一通气管道与第一纵向导气管连通(7a)；第二承载块的样品池(13)通过第二组第一通气管道与第二纵向导气管连通(7b)；

第三通气管道(14a)接入第一横向导气管(12a)，第四通气管道(14b)接入第二横向导气管(12b)。

5.根据权利要求1至4任一项所述的岩石矿物样品包裹体中稀有气体提取装置，其特征在于，所述挤压机构(3)包括密封法兰(301)、波纹管(302)和密封件(303)；

其中，所述密封法兰(301)安装于所述承载块(2)的顶面且将所述样品池(13)的池口密封；

所述密封件(303)的底面中心设有不锈钢柱(304)，所述不锈钢柱(304)位于所述波纹管(302)内；

所述波纹管(302)的第一端与密封法兰(301)的顶面焊接，所述波纹管(302)的第二端与所述密封件(303)的底面焊接密封。

6.根据权利要求5所述的岩石矿物样品包裹体中稀有气体提取装置，其特征在于，所述承载块(2)的顶面围绕所述样品池(13)的池口设置环形凹槽，所述环形凹槽内安装无氧铜密封圈(16)；

所述环形凹槽的槽底设有第一环形刀刃，所述密封法兰(301)的底端面设有第二环形刀刃；当所述密封法兰(301)安装在所述承载块(2)上后，所述第一环形刀刃与第二环形刀刃能够分别挤压并刻入无氧铜密封圈(16)的两面，以实现密封。

7.根据权利要求1所述的岩石矿物样品包裹体中稀有气体提取装置，其特征在于，所述液压驱动机构包括液压缸(28)以及与液压缸(28)连接的液压头(29)；

所述液压头(29)采用螺纹升降结构，包括螺纹杆(30)和螺纹管(31)，所述螺纹管(31)套设在所述螺纹杆(30)上，所述螺纹杆(30)与所述液压缸(28)固定连接。

8.根据权利要求7所述的岩石矿物样品包裹体中稀有气体提取装置，其特征在于，所述螺纹管(31)的下端面设置限位凹槽(32)，以容纳所述挤压机构(3)的顶端。

9.根据权利要求1至8任一项所述的岩石矿物样品包裹体中稀有气体提取装置，其特征在于，所述液压驱动机构位于所述承载块(2)的上方，且所述液压驱动机构与所述承载块(2)能够在水平方向相对移动。

10.一种岩石矿物样品包裹体中稀有气体提取方法，其特征在于，利用权利要求1至9任一项所述的岩石矿物样品包裹体中稀有气体提取装置。

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