一种极地冰川内赋存气体随钻光电检测装置和方法制造方法及图纸

一种极地冰川内赋存气体随钻光电检测装置和方法属极地钻探技术领域，本发明专利技术的结构由随钻气体采样检测装置、采样气液分离舱、混合富集舱、光电检测舱和能源控制舱组成，还包括富集器设计，结合仿生思想的光学检测和电子鼻装置仿生采样腔室设计，能提高传感器的检测限和灵敏度。本发明专利技术的一种极地冰川内赋存气体随钻光电检测方法，通过随钻痕量气体特异性富集，利用光谱仪检测主要目标痕量气体，并通过电子鼻系统进行辅助检测和光谱仪状态监测。此方法覆盖了冰芯中所有赋存气体的信息，能有效避免单纯依靠光谱仪分析可能产生的忽视或多光谱重叠问题，同时可实时获得高质量的气体数据，更准确地确定气体成分的变化，优化钻探过程。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属极地钻探，具体涉及一种极地冰川内赋存气体随钻光电检测装置和方法。

技术介绍

1、地球的南北极冰川中蕴含着大量的气体，其中主要包括甲烷、氧气、二氧化碳和氮气等。这些气体不仅提供了过去数千年气候变化的重要信息，还有助于我们了解当前的气候变化情况，包括气温、降水量、海洋盐度和海洋生产力等指标。冰川中的气体还能揭示全球大气环境中其他污染物的含量，例如臭氧和氨等。此外，冰川中的气体对地球物理学和地球化学等领域的研究也有很大价值。因此，南北极冰川中的气体探测对于理解全球气候变化趋势和规律，以及研究全球碳循环和环境污染都具有非常重要的意义。

2、为了获得这些气体，目前国际上主要采用的方法是通过采集冰芯进行分析。这项工作需要经过一系列复杂而耗时的步骤，包括钻取冰芯、切割、记录样品位置和深度、进行实验室分析等。首先，钻机不仅需要在极端环境下进行数百米乃至数千米深度的冰层钻探，还需要阶段性地将冰芯送回地面，以获得连续性的更深层的气体和气候记录。其次，单个钻孔的直径受限，从而导致获得的气体量受限。若想获得大量气体，通常需要重新钻探取芯，费时费力。

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【技术保护点】

1.一种极地冰川内赋存气体随钻光电检测装置，其特征在于,由随钻气体采样检测装置(A)、采样气液分离舱(B)、混合富集舱(C)、光电检测舱(D)、能源控制舱(E)、水样品管道(4)和水蒸气样品管道(5)组成，其中所述的随钻气体采样检测装置(A)由加热采样元件(1)、钻头(2)和样品存储箱(3)组成，所述的采样气液分离舱(B)由支架Ⅰ(a)、电磁阀(6)、气泵Ⅰ(7)、过滤器(8)、真空泵(9)和气液分离膜装置(12)组成，所述的混合富集舱(C)由支架Ⅱ(b)、气体干燥器Ⅰ(15)、三通电磁阀Ⅰ(16)、广谱气体富集器(19)、甲烷富集器(20)和二氧化碳富集器(21)组成，所述的光电检测舱...

【技术特征摘要】

1.一种极地冰川内赋存气体随钻光电检测装置，其特征在于,由随钻气体采样检测装置(a)、采样气液分离舱(b)、混合富集舱(c)、光电检测舱(d)、能源控制舱(e)、水样品管道(4)和水蒸气样品管道(5)组成，其中所述的随钻气体采样检测装置(a)由加热采样元件(1)、钻头(2)和样品存储箱(3)组成，所述的采样气液分离舱(b)由支架ⅰ(a)、电磁阀(6)、气泵ⅰ(7)、过滤器(8)、真空泵(9)和气液分离膜装置(12)组成，所述的混合富集舱(c)由支架ⅱ(b)、气体干燥器ⅰ(15)、三通电磁阀ⅰ(16)、广谱气体富集器(19)、甲烷富集器(20)和二氧化碳富集器(21)组成，所述的光电检测舱(d)由支架ⅲ(c)、三通电磁阀ⅱ(32)、气泵ⅱ(33)、光谱仪(34)、电动三通阀(35)、气体干燥器ⅱ(37)和电子鼻装置(38)组成，所述的能源控制舱(e)由支架ⅳ(d)、控制电路板ⅰ(53)、控制电路板ⅱ(54)、控制电路板ⅲ(55)和能源模块(56)组成，采样气液分离舱(b)、混合富集舱(c)、光电检测舱(d)和能源控制舱(e)自下而上顺序排列并置于随钻气体采样检测装置(a)中，其中采样气液分离舱(b)的样品出气口(14)与混合富集舱(c)的气体干燥器ⅰ(15)连通，混合富集舱(c)的样品载气混合管道(22)与光电检测舱(d)的三通电磁阀ⅱ(32)连通，采样气液分离舱(b)、混合富集舱(c)和光电检测舱(d)分别与能源控制舱(e)通过各舱的内置电缆系统连接；水样品管道(4)下端穿过采样气液分离舱(b)的支架ⅰ(a)下面中心，水样品管道(4)上端与采样气液分离舱(b)中的电磁阀(6)连通；水蒸气样品管道(5)自下而上分别穿过采样气液分离舱(b)的支架ⅰ(a)、混合富集舱(c)的支架ⅱ(b)、光电检测舱(d)的支架ⅲ(c)，并与光电检测舱(d)的三通电磁阀ⅱ(32)连通；水样品管道(4)和水蒸气样品管道(5)下端位于随钻气体采样检测装置(a)的样品存储箱(3)中，其中水样品管道(4)下端的进口低于样品存储箱(3)的水位；水蒸气样品管道(5)下端的进口高于样品存储箱(3)的水位。

2.根据权利要求1所述的极地冰川内赋存气体随钻光电检测装置，其特征在于，所述的随钻气体采样检测装置(a)中样品存储箱(3)设于钻头(2)上端，加热采样元件(1)固接于钻头(2)下端。

3.根据权利要求1所述的极地冰川内赋存气体随钻光电检测装置，其特征在于，所述的采样气液分离舱(b)中电磁阀(6)、气泵ⅰ(7)、过滤器(8)、真空泵(9)和气液分离膜装置(12)自下而上顺序排列并连接；电磁阀(6)、气泵ⅰ(7)、过滤器(8)、真空泵(9)和气液分离膜装置(12)置于支架ⅰ(a)中；其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：常志勇，靳宏杨，孙友宏，杨逍，张磊，王谢涛，郑传涛，李冰，范晓鹏，张楠，翁小辉，党敬民，张涛，安若宸，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：