火星模拟环境下的全光谱原位表征及联用实验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种火星模拟环境下的全光谱原位表征及联用实验装置及实验方法，包括真空舱体实验装置和全光谱表征及联用实验装置，真空舱体实验装置包括真空舱体、与真空舱体连通的湿度控制单元、与湿度控制单元连通的供气单元和放置于真空舱体外的温度控制单元，真空舱体内设有冷热台和样品盛放件，温度控制单元与冷热台连接；全光谱表征及联用实验装置包括设于真空舱体外的至少两台光谱仪，每台光谱仪连接一个传感元件，每个传感元件连接一个光源，传感元件位于真空舱体内，光源位于真空舱体外。本发明专利技术能够模拟火星环境，并在模拟的火星环境下进行样品从紫外、可见近红外到中红外和拉曼光谱收集，全面掌握火星环境条件与样品光谱的耦合关系，用于火星遥感和就位探测光谱数据的比对和解译。

【技术实现步骤摘要】
火星模拟环境下的全光谱原位表征及联用实验装置及方法
本专利技术涉及光谱实验
，涉及火星模拟环境下的光谱实验技术，具体地说，涉及一种火星模拟环境下的全光谱原位表征及联用实验装置及方法，用于不同火星模拟环境条件下的多种光谱综合性原位测试。
技术介绍
火星和地球一样拥有多样的地形地貌，有高山、平原和峡谷，地表沙丘、砾石遍布，火星也具有大气层，但其主要成分为CO2(～95.5％)，而且气压很低(～600-1000Pa)，全球年平均温度低达-63℃。火星表面物质成分的光谱学特征(如紫外光谱、可见近红外反射光谱、中红外光谱、拉曼光谱等)是进行火星未知岩石或矿物成分的遥感和就位探测的主要手段。特定火星环境下，火星表面物质(如矿物/盐类)可能会出现异于地球的新光谱特征，尤其是中红外和近红外等光谱受火星环境条件的影响更为明显。目前，国内未见关于火星模拟环境下的光谱原位表征实验的相关报道，国外虽然报道了某些光谱表征实验，但大部分不是在模拟火星环境条件下进行的，而关于火星模拟环境下火星矿物/盐类实验主要为单种光谱表征，所获光谱信息较为单一，缺乏联用多种光谱技术进行综合原位表征的相关实验。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷和不足，提供了一种火星模拟环境下的全光谱原位表征及联用实验装置及方法，用于进行不同模拟火星环境下的多种光谱(包括可见近红光谱、中红外光谱、拉曼光谱、紫外光谱)的综合原位测试实验。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种火星模拟环境下的全光谱原位表征及联用实验装置，包括真空舱体实验装置和全光谱原位表征及联用实验装置，所述真空舱体实验装置包括：用于提供真空和模拟火星环境的真空舱体，所述真空舱体内设有冷热台和放置于所述冷热台上的样品盛放件；与所述真空舱体连通的湿度控制单元，用于模拟和控制火星表面环境湿度；与所述湿度控制单元连通的第一供气单元，用于提供火星大气；放置于所述真空舱体外的温度控制单元，所述温度控制单元与所述冷热台连接，用于模拟和控制火星表面环境温度；所述全光谱原位表征及联用实验装置包括设于所述真空舱体外的至少两台光谱仪，每台光谱仪连接一个用于采集光谱信号的传感元件，每个传感元件连接一个光源，所述传感元件位于所述真空舱体内，所述光源位于所述真空舱体外。优选的，所述光谱仪设有两台，第一光谱仪为可见近红外光谱仪，用于表征可见近红外光谱，第二光谱仪为傅里叶变换中红外光谱仪，用于表征中红外光谱；所述传感元件包括与所述可见近红外光谱仪连接的可见近红外反射光纤探头和与所述傅里叶变换中红外光谱仪连接的中红外反射光纤探头；所述光源包括与所述可见近红外反射光纤探头连接的可见近红外光源和与所述中红外反射光纤探头连接的中红外光源。优选的，所述光谱仪设有三台，第一光谱仪为可见近红外光谱仪，用于表征可见近红外光谱，第二光谱仪为傅里叶变换中红外光谱仪，用于表征中红外光谱，第三光谱仪为激光拉曼光谱仪，用于表征拉曼散射光谱；所述传感元件包括与所述可见近红外光谱仪连接的可见近红外反射光纤探头、与所述傅里叶变换中红外光谱仪连接的中红外反射光纤探头以及与所述激光拉曼光谱仪连接的拉曼光纤探头；所述光源包括与所述可见近红外反射光纤探头连接的可见近红外光源、与所述中红外反射光纤探头连接的中红外光源以及与所述拉曼光纤探头连接的532nm激光器。优选的，所述光谱仪设有四台，第一光谱仪为可见近红外光谱仪，用于表征可见近红外光谱，第二光谱仪为傅里叶变换中红外光谱仪，用于表征中红外光谱，第三光谱仪为激光拉曼光谱仪，用于表征拉曼散射光谱，第四光谱仪为紫外光谱仪，用于表征紫外光谱；所述传感元件包括与所述可见近红外光谱仪连接的可见近红外反射光纤探头、与所述傅里叶变换中红外光谱仪连接的中红外反射光纤探头、与所述激光拉曼光谱仪连接的拉曼光纤探头以及与所述紫外光谱仪连接的紫外反射光纤探头；所述光源包括与所述可见近红外反射光纤探头连接的可见近红外光源、与所述中红外反射光纤探头连接的中红外光源、与所述拉曼光纤探头连接的532nm激光器以及与所述紫外反射光纤探头连接的紫外光源。进一步的，所述真空舱体实验装置还包括与所述真空舱体连接的真空控制单元，用于使所述真空舱体内形成真空环境；所述真空控制单元包括真空泵和与所述真空舱体连接的真空计，所述真空泵通过密封管路与所述真空舱体连通。优选的，所述湿度控制单元包括温控加热器、放置于所述温控加热器上的密闭容器以及与所述密闭容器连通的气体配置件，所述密闭容器内盛放有去离子水，所述气体配置件与所述真空舱体连通，所述第一供气单元与所述气体配置件连通。优选的，所述的第一供气单元包括气源和盛放气源的气源钢瓶。进一步的，还包括与所述密闭容器连通的第二供气单元，所述第二供气单元与密闭容器之间的设有气体流量计，所述气体流量计设于连通所述第二供气单元与所述气体配置件连通的密封管路上。优选的，所述温度控制单元包括温度控制器、液体泵和杜瓦瓶，所述温度控制器与所述液体泵电连接，所述液体泵分别通过密封管路与所述杜瓦瓶和设置于所述冷热台内的冷却件连通，所述冷热台上设有与所述温度控制器连接温度传感器；所述冷热台上表面设有旋转样品台，所述旋转样品台在所述冷热台上水平360°旋转，所述样品盛放件放置于所述旋转样品台上。进一步的，所述真空舱体实验装置还包括压力控制单元，所述压力控制单元包括气体流量计以及与所述气体流量计连接压力控制器，所述气体流量计设于连通所述第一供气单元与所述气体配置件连通的密封管路上，所述压力控制器与所述真空控制单元的真空泵电连接。进一步的，所述真空舱体实验装置还包括用于提供火星表面紫外辐射条件的紫外辐照光源，所述紫外辐照光源安装于所述真空舱体的透明真空视窗上。进一步的，所述真空舱体还连接有温湿度计，用于测量真空舱体内的温度和湿度。进一步的，所述真空舱体实验装置还包括用于提供火星表面电场环境的电场控制单元，所述电场控制单元包括放置于真空舱体内的电动平移台和平行板电容，以及放置于真空舱体外的电压控制单元，所述电压控制单元包括电压发生器、变压器和电动平移台控制器。为了达到上述目的，本专利技术还提供了一种火星模拟环境全光谱(包括可见近红光谱、中红外光谱、拉曼光谱、紫外光谱)原位表征及联用实验方法，采用上述火星模拟环境全光谱原位表征及联用实验装置，其具体实验步骤如下：检测实验装置并调试其至正常工作状态，根据火星表面存在的矿物种类选择矿物样品；向真空舱体内的样品盛放件中添加矿物样品；通过真空舱体实验装置模拟火星环境气氛、湿度、压力、温度条件；依次打开光源及光谱仪，光谱仪采集光谱；所有样品光谱采集完毕后，关闭光源及光谱仪。为了达到上述目的，本专利技术又提供了一种火星模拟环境全光谱(包括可见近红光谱、中红外光谱、拉曼光谱、紫外光谱)原位表征及联用实验方法，采用上述火星模拟环境全光谱原位表征及联用实验装置，其具体实验步骤如下：检测实验装置并调试其至正常工作状态，根据火星表面存在的矿物种类选择矿物样品；向真空舱体内的样品盛放件中添加矿物样品；通过真空舱体实验装置模拟火星环境气氛、湿度、压力、温度、紫外辐射条件；依次打开光源及光谱仪，光谱仪采集光谱；所有样品光谱采集完毕后，关闭光源及光谱仪。为了达到上述目的，本专利技术又提供了一种火星模拟环境全光谱(包括可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种火星模拟环境下的全光谱原位表征及联用实验装置，其特征在于，包括真空舱体实验装置和全光谱原位表征及联用实验装置，所述真空舱体实验装置包括：用于提供真空和模拟火星环境的真空舱体，所述真空舱体内设有冷热台和放置于所述冷热台上的样品盛放件；与所述真空舱体连通的湿度控制单元，用于模拟和控制火星表面环境湿度；与所述湿度控制单元连通的第一供气单元，用于提供火星大气；放置于所述真空舱体外的温度控制单元，所述温度控制单元与所述冷热台连接，用于模拟和控制火星表面环境温度；所述全光谱原位表征及联用实验装置包括设于所述真空舱体外的至少两台光谱仪，每台光谱仪连接一个用于采集光谱信号的传感元件，每个传感元件连接一个光源，所述传感元件位于所述真空舱体内，所述光源位于所述真空舱体外。

【技术特征摘要】
1.一种火星模拟环境下的全光谱原位表征及联用实验装置，其特征在于，包括真空舱体实验装置和全光谱原位表征及联用实验装置，所述真空舱体实验装置包括：用于提供真空和模拟火星环境的真空舱体，所述真空舱体内设有冷热台和放置于所述冷热台上的样品盛放件；与所述真空舱体连通的湿度控制单元，用于模拟和控制火星表面环境湿度；与所述湿度控制单元连通的第一供气单元，用于提供火星大气；放置于所述真空舱体外的温度控制单元，所述温度控制单元与所述冷热台连接，用于模拟和控制火星表面环境温度；所述全光谱原位表征及联用实验装置包括设于所述真空舱体外的至少两台光谱仪，每台光谱仪连接一个用于采集光谱信号的传感元件，每个传感元件连接一个光源，所述传感元件位于所述真空舱体内，所述光源位于所述真空舱体外。2.根据权利要求1所述的火星模拟环境下的全光谱原位表征及联用联实验装置，其特征在于，所述真空舱体实验装置还包括与所述真空舱体连接的真空控制单元，用于使所述真空舱体内形成真空环境；所述真空控制单元包括真空泵和与所述真空舱体连接的真空计，所述真空泵通过密封管路与所述真空舱体连通。3.根据权利要求2所述的火星模拟环境下的全光谱原位表征及联用实验装置，其特征在于，所述湿度控制单元包括温控加热器、放置于所述温控加热器上的密闭容器以及与所述密闭容器连通的气体配置件，所述密闭容器内盛放有去离子水，所述气体配置件与所述真空舱体连通，所述第一供气单元与所述气体配置件连通。4.根据权利要求3所述的火星模拟环境下的全光谱原位表征及联用实验装置，其特征在于，所述温度控制单元包括温度控制器、液体泵和杜瓦瓶，所述温度控制器与所述液体泵电连接，所述液体泵分别通过密封管路与所述杜瓦瓶和设置于所述冷热台内的冷却件连通，所述冷热台上设有与所述温度控制器连接温度传感器；所述冷热台上表面设有旋转样品台，所述旋转样品台在所述冷热台上水平360°旋转，所述样品盛放件放置于所述旋转样品台上。5.根据权利要求4所述的火星模拟环境下的全光谱原位表征及联用实验装置，其特征在于，所述真空舱体实验装置还包括压力控制单元，所述压力控制单元包括气体流量计以及与所述气体流量计连接压力控制器，所述气体流量计设于连通所述第一供气单...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌宗成，张江，武中臣，李勃，付晓辉，刘长卿，倪宇恒，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37