高效分离和动态表征的分子污染物原位分析检测装置制造方法及图纸

一种高效分离和动态表征的分子污染物原位分析检测装置，属于分子污染物分析检测技术领域

【技术实现步骤摘要】
高效分离和动态表征的分子污染物原位分析检测装置


[0001]本专利技术涉及一种高效分离和动态表征的分子污染物原位分析检测装置，属于分子污染物分析检测

。

技术介绍

[0002]近年来，我国完成了以月球探测
、
火星探测
、
空间站建造为代表的航天重大工程，中国航天科技不断到达新高度
。
在航天在轨期间，有机材料在高真空环境下释放的分子污染物沉积在敏感载荷表面，对航天器精密电子
、
光学仪器的效率和寿命构成重大威胁，使航天器在稳定性上遇到了艰巨的挑战
。
随着我国空间载荷向着高精密和高稳定性发展，实现航天器在轨分子污染防护与控制是航天器急需解决的重要问题之一
。
其中污染物成分组成的精确确定和挥发行为分析对于空间分子污染物防控研究至关重要
。
[0003]现阶段对分子污染物的组成研究常使用石英晶体微天平
(QCM)、
质谱仪
(MS)
和气相色谱
(GC)。
其中
QCM
只能研究总污染混合物的成分和挥发行为而不能确定实际不同污染物组成成分的单独贡献
。
尽管气质联用
(GC/MS)
能够将混合污染物实现一定程度的分离，但无法实现原位分离和实时动态分析
。
因此实现不同种类污染物分子的原位分离和检测具有重大意义
。
[0004]研究空间分子污染物组成的方法有很多但各有不足
。
石英晶体微天平具有多温度步骤数据拟合的优势，但石英晶体微天平只能进行总污染混合物的成分研究，不能确定实际不同种类污染物的单独贡献
。
气
‑
质联用
(GC/MS)
被广泛应用于复杂组分的分离与鉴定，但无论
GC/MS
物质分离的效率如何，都无法原位和实时实施
。

技术实现思路

[0005]本专利技术是为了解决上述技术问题，进而提供了一种高效分离和动态表征的分子污染物原位分析检测装置
。
[0006]本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
[0007]一种高效分离和动态表征的分子污染物原位分析检测装置，包括真空仓体
、
质谱仪
、
温控仪
、
真空泵以及设置在真空仓体内的加热辐射板
、
分子污染物加热台
、
热防护罩
、
石英晶体微天平
、
污染物收集板
、QCM
温度控制器及安装架，其中，所述加热辐射板安装在真空仓体的内侧壁，所述安装架转动安装在真空仓体的上部，污染物收集板的数量为多个且铺设在安装架的底端，所述石英晶体微天平的数量至少为两个且均嵌装在多个污染物收集板之间，且石英晶体微天平
、
热防护罩及分子污染物加热台由上到下正对布置，所述石英晶体微天平与所述
QCM
温度控制器电连接，所述质谱仪固装在真空仓体外部且安装架水平状态下石英晶体微天平
、
污染物收集板及质谱仪三者等高设置，所述加热辐射板连接设置有温控仪，通过温控仪控制真空仓体内的温度，真空仓体外部连接设置有真空泵，通过真空泵控制真空仓体内的真空度
。
[0008]进一步地，石英晶体微天平与质谱仪之间的水平距离小于
10cm。
[0009]进一步地，分子污染物加热台的顶端面加工有弧形通槽
。
[0010]进一步地，所述真空仓体连接设置有真空计
。
[0011]进一步地，所述真空泵包括机械泵及分子泵
。
[0012]进一步地，加热辐射板的数量为四个，且分别贴设在真空仓体的四个内侧壁上
。
[0013]进一步地，所述真空仓体内固装有固定板，所述安装架转动安装在固定板上
。
[0014]进一步地，所述真空仓体上设置有仓门及放气阀门
。
[0015]一种采用上述装置的分子污染物原位分析检测方法，包括如下步骤：
[0016]步骤一
、
将污染物源放置在分子污染物加热台上；
[0017]步骤二
、
采用真空泵对真空仓体进行抽真空至真空度为1×
10
‑5Pa
；
[0018]步骤三
、
将加热辐射板加热升温，通过温控仪控制真空仓体内的温度达到室温至
400
～
500K
；
[0019]步骤四
、
通过
QCM
温度控制器控制石英晶体微天平的温度为
150
～
280K
，与加热辐射板相比保持一个相对低温状态；
[0020]步骤五
、
开启分子污染物加热台，使分子污染物释放，分子污染物加热台的温度与加热辐射板的温度相同或二者温度相差范围为0～
5℃
，脱气时间4～6天，污染物分子在石英晶体微天平及污染物收集板上沉积；
[0021]步骤六
、
沉积过程结束后，关闭加热辐射板及分子污染物加热台，待温控仪显示的温度接近室温后，关闭真空泵；
[0022]步骤七
、
打开放气阀门至真空仓体内的真空度为常压，关闭放气阀门，取出污染物材料；
[0023]步骤八
、
转动安装架使石英晶体微天平及污染物收集板面向质谱仪；
[0024]步骤九
、
依据所选用污染物源的性质确定起始温度和终止温度后，通过
QCM
温度控制器程序升温重新排放该沉积物，沉积的污染物向质谱仪释放；
[0025]步骤十
、
通过分析沉积物再排放过程中收集的质谱仪数据和石英晶体微天平数据，定量确定不同种类污染物的贡献，并在化学数据库中进行分子识别；通过分析梯度加热阶段收集的质谱仪数据，将检测到的总质量分成不同的种类，通过质谱仪的记录与现成的光谱数据库进行比较，定性识别释放的分子，重新释放污染物与分析过程完成
。
[0026]进一步地，步骤九中，
QCM
温度控制器程序升温速度为1～
3K/min。
[0027]本专利技术与现有技术相比具有以下效果：
[0028]为了在试验过程中石英晶体微天平上的污染物沉积量尽可能的多，本专利技术的高效分离和动态表征的分子污染物原位分析检测装置主要采取两个措施，一是通过将安装架
、
热防护罩及分子污染物加热台由上到下正对布置，所述石英晶体微天平与所述污染物收集板并列布置在所述安装架上，使得在放气过程中石英晶体微天平面对污染物源，收集污染物释放时的直接通量；二是通过设置热防护罩，使得脱气过程中气态污染物传输过程的损失率大幅度降低，一方面通过热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高效分离和动态表征的分子污染物原位分析检测装置，其特征在于：包括真空仓体
(1)、
质谱仪
(2)、
温控仪
(3)、
真空泵以及设置在真空仓体
(1)
内的加热辐射板
(5)、
分子污染物加热台
(6)、
热防护罩
(7)、
石英晶体微天平
(8)、
污染物收集板
(9)、QCM
温度控制器
(10)
及安装架，其中，所述加热辐射板
(5)
安装在真空仓体
(1)
的内侧壁，所述安装架转动安装在真空仓体
(1)
的上部，污染物收集板
(9)
的数量为多个且铺设在安装架的底端，所述石英晶体微天平
(8)
的数量至少为两个且均嵌装在多个污染物收集板
(9)
之间，且石英晶体微天平
(8)、
热防护罩
(7)
及分子污染物加热台
(6)
由上到下正对布置，所述石英晶体微天平
(8)
与所述
QCM
温度控制器
(10)
电连接，所述质谱仪
(2)
固装在真空仓体
(1)
外部且安装架水平状态下石英晶体微天平
(8)、
污染物收集板
(9)
及质谱仪
(2)
三者等高设置，所述加热辐射板
(5)
连接设置有温控仪
(3)
，通过温控仪
(3)
控制真空仓体
(1)
内的温度，真空仓体
(1)
外部连接设置有真空泵，通过真空泵控制真空仓体
(1)
内的真空度
。2.
根据权利要求1所述的高效分离和动态表征的分子污染物原位分析检测装置，其特征在于：石英晶体微天平
(8)
与质谱仪
(2)
之间的水平距离小于
10cm。3.
根据权利要求1或2所述的高效分离和动态表征的分子污染物原位分析检测装置，其特征在于：分子污染物加热台
(6)
的顶端面加工有弧形通槽
。4.
根据权利要求1所述的高效分离和动态表征的分子污染物原位分析检测装置，其特征在于：所述真空仓体
(1)
连接设置有真空计
(11)。5.
根据权利要求1所述的高效分离和动态表征的分子污染物原位分析检测装置，其特征在于：所述真空泵包括机械泵
(12)
及分子泵
(13)。6.
根据权利要求1所述的高效分离和动态表征的分子污染物原位分析检测装置，其特征在于：加热辐射板
(5)
的数量为四个，且分别贴设在真空仓体
(1)
的四个内侧壁上
。7.
根据权利要求1所述的高效分离和动态表征的分子污染物原位分析检测装置，其特征在于：所述真空仓体
(1)
内固装有固定板
(14)
，所述安装架转动安装在固定板
(14)
上
。8.

【专利技术属性】
技术研发人员：吴晓宏，李杨，卢松涛，秦伟，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学重庆研究院，
类型：发明
国别省市：