[发明专利]一种月球样品稀有气体收集和成分分析装置及方法

说明书

本发明提出了一种月球样品稀有气体收集和成分分析的装置及方法，满足探月工程地面应用系统月球样品稀有气体收集和气体成分分析的需求，并且所述装置结构简单、操作便捷。本发明的月球样品稀有气体收集和成分分析装置，将月球样品密封室固定在真空容器中，通过月球样品密封室使得月球样品尽可能少受地球上生命活动、水、氧化等因素的影响，保持样品的原始状态；直接在真空样品室中通过盖体解封机构实现月球样品密封室的解封，利用真空容器对月球样品稀有气体进行收集和分析，满足探月工程地面应用系统月球样品稀有气体收集和气体成分分析的需求。

技术领域

本发明涉及真空技术领域，具体是涉及一种月球样品稀有气体收集和分析的装置及方法。

背景技术

研究月球样品及月球样品释放的稀有气体，不仅是获取月球表面形成和演化历史、近地空间小行星撞击历史等的重要内容，更是解译几十亿年以来太阳风演化的唯一可行途径。迄今为止，只有美国和前苏联成功地完成了月球采样返回的任务。美国在Apollo(阿波罗)计划中研制了一种圆柱形的样品封装容器，在月球表面实现了月球样品释放稀有气体的收集，返回地面后，利用质谱分析系统对收集的月球样品稀有气体进行了气体成分分析，成为目前世界上唯一进行了月球样品稀有气体研究工作的国家。但目前在保证月球样品尽可能少受地球上生命活动、水、氧化等因素的影响，保持样品的原始状态下，实现月球样品密封室解封、月球样品释放的稀有气体的收集和气体成分分析的装置和方法还有待完善。

目前，我国探月工程三期正在顺利进行，月球样品的无人采样与返回也指日可待。如何从月球样品中提取更多的科学信息是当前地学界科学家非常关注的问题。月球样品稀有气体的研究工作是进行月球样品研究的第一步。在结合我国探月工程实际情况的条件下，如何实现月球样品稀有气体收集和气体成分分析，是探月工程地面应用系统重点关注的问题之一，也是目前亟待解决的工程问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了本发明提出了一种月球样品稀有气体收集和成分分析的装置及方法，满足探月工程地面应用系统月球样品稀有气体收集和气体成分分析的需求，并且所述装置结构简单、操作便捷。

本发明的月球样品稀有气体收集和成分分析装置，包括真空容器、气体收集容器、月球样品密封室、盖体解封机构、真空阀、真空抽气组件以及质谱仪；

所述月球样品密封室包括盖体和样品容器，盖体和样品容器密封连接；

所述盖体与盖体解封机构匹配连接；

所述气体收集容器通过真空阀与所述真空容器相连；

所述月球样品密封室放在真空容器中，月球样品放在月球样品密封室中；

所述真空抽气组件用于对所述真空容器以及所述气体收集容器进行真空抽气；

所述质谱仪用于对所述真空容器以及所述气体收集容器内的气体成分进行分析。

其中，真空容器内部容积与月球样品密封室内部容积之比小于10:1。

较佳地，真空容器内设有用于固定月球样品密封室的固定安装槽。

进一步地，真空容器的本底压力小于或等于5×10^-5Pa，所述气体收集容器的本底压力小于或等于5×10^-6Pa；

其中，盖体解封机构安装在真空容器顶部。

其中，所述的真空阀的通径大于或等于40mm。

其中，所述气体收集容器通过2个串联的真空阀与真空容器相连。

采用本发明的月球样品稀有气体收集和成分分析装置的月球样品稀有气体收集和成分分析方法，对月球样品稀有气体进行收集和成分分析，包括如下步骤：

步骤1，初始时，所有真空阀处于关闭状态；