等效真空与超低温耦合下月壤微量水精准探测试验方法技术

本发明专利技术涉及一种等效真空和超低温耦合下月壤微量水精准探测试验方法，属于地外天体采样探测技术领域。针对现有地球环境下月壤微量水检测技术受水蒸气干扰技术瓶颈，解决步骤包括：将月壤置于核磁探头内样品舱中；采用液氮制冷调节样品舱温度，模拟月球超低温环境；调节样品舱湿度条件，采集不同湿度下月壤核磁信号量；建立不同湿度与核磁信号增量关系曲线；当信号量出现差异，以稳态条件下单位湿度的核磁信号为基准扣除环境湿度引起的信号增量，获得等效真空环境下核磁信号数据；反演等效真空下的信号量得到月壤水含量。与现有技术相比，本发明专利技术解决了地外样品地球环境检测中的关键技术难题，为月球水资源探测、采样返回样品分析提供了重要手段。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及地外天体采样探测，尤其涉及一种等效真空与超低温耦合下月壤微量水精准探测试验方法。

技术介绍

1、月球表面处于极端空间环境条件下，其环境特征与地球存在本质差异。由于缺乏大气层的保护，月球表面直接暴露于宇宙空间，导致热环境呈现极端波动特性，月球日间最高温度达127℃，而夜间最低温度可降至-183℃。这种剧烈的温度波动对月表物质（比如土壤）的物理化学性质产生显著影响。通过卫星遥感、月球土壤采样和分析，可以推断月球上的水赋存形式包括矿物晶格中的结构水和颗粒表面的结合水，其中嫦娥五号采集的月壤样品经过检测显示，其水含量低于120ppm（即1吨月壤含水约120克）。这表明月壤中存在着微量的水。但是在地球环境下开展月壤微量水检测时存在两大关键挑战：首先，月壤样品本身的水分含量就极低，而地球环境中的空气水蒸气（湿度条件）不可避免地与样品发生相互作用，这种干扰会严重影响实验结果的重复性和准确性；其次，传统的水分含量测试方法（如时域反射法、差示扫描量热法等）存在明显局限性：测量误差较大，且测试过程中产生的热量可能干扰试验结果。相比之下，低场核磁共振技术具有显著优本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种等效真空与超低温耦合下月壤微量水精准探测试验方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的等效真空与超低温耦合下月壤微量水精准探测试验方法，其特征在于，步骤S1中，月壤样品选自真实月球土壤或符合标准的月壤模拟物，所述月壤模拟物的材料包括山灰、玄武岩和钛铁矿中的至少一种；所述样品舱由无氟材料制成，包括聚醚醚酮PEEK或聚酰亚胺，样品舱形状为圆柱形，直径5mm，高度20mm，与核磁探头几何匹配。

3.根据权利要求1所述的等效真空与超低温耦合下月壤微量水精准探测试验方法，其特征在于，步骤S2中，通过液氮制冷将样品舱温度降至目标温度-183℃，实现土体...

【技术特征摘要】

1.一种等效真空与超低温耦合下月壤微量水精准探测试验方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的等效真空与超低温耦合下月壤微量水精准探测试验方法，其特征在于，步骤s1中，月壤样品选自真实月球土壤或符合标准的月壤模拟物，所述月壤模拟物的材料包括山灰、玄武岩和钛铁矿中的至少一种；所述样品舱由无氟材料制成，包括聚醚醚酮peek或聚酰亚胺，样品舱形状为圆柱形，直径5mm，高度20mm，与核磁探头几何匹配。

3.根据权利要求1所述的等效真空与超低温耦合下月壤微量水精准探测试验方法，其特征在于，步骤s2中，通过液氮制冷将样品舱温度降至目标温度-183℃，实现土体温度冻结，以模拟月球超低温环境；根据样品舱土体中间的温度传感器读数判断土体是否达到目标温度。

4.根据权利要求1所述的等效真空与超低温耦合下月壤微量水精准探测试验方法，其特征在于，步骤s2中，所述液氮制冷通过pid温控算法实现温度精准控制，控温精度为±0.1℃，并沿样品舱轴向每1cm布置热电偶进行温度监测，确保样品整体温度均匀达到目标值。

5.根据权利要求1所述的等效真空与超低温耦合下月壤微量水精准探测试验方法，其特征在于，步骤s3中，所述湿度调节采用分阶段降压法，利用湿度调节器，以10%rh为梯度单位，将舱内湿度从100%rh逐步降低至0%rh；结合分子泵组，将舱内压力从常压逐步降至10-3pa量级；所述核磁信号量包括超低温条件下月壤样品的整体t2谱和分层t2谱，通过低场核磁共振设备采用cpmg序列实时采集。

6.根据权利要求5所述的等效真空与超低温耦合下月壤微量水精准探测试验方法，其特征在于，步骤s3中，采集不同湿度条件下的月壤核磁信号量的具体方法为：固定月壤样品温度为恒定的-183℃，采集样品在该温度下对应的不同湿度条件下的整体t2谱和分层t2谱；整体t2...

【专利技术属性】
技术研发人员：周洁，周华德，班超，石振明，刘成君，龙桥波，穆康帝，孔祥祯，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：