本發(fā)明涉及一種解封地外天體樣品密封封裝容器的裝置，屬于真空技術領域。

背景技術：

根據(jù)我國深空探測發(fā)展規(guī)劃，我國將于2017年前實現(xiàn)月球樣品的無人采樣與返回。根據(jù)后續(xù)發(fā)展規(guī)劃，我國還將進行火星的探測、火星樣品采樣與返回等一系列的深空探測工程。在深空探測中，采集地外天體樣品的密封封裝容器返回地面后，根據(jù)地外天體樣品處理流程，還需進行地外天體樣品密封封裝容器解封、地外天體樣品處理和保存等一系列的過程。美國阿波羅計劃研究表明，地外天體樣品對地球大氣環(huán)境中的水和氧特別敏感，一旦暴露于地球大氣，將與之發(fā)生物理或化學反應，使樣品失去原有的特性。因此，地外天體樣品在采集、返回地面、解封、處理和存儲等過程中，如何避免地外天體樣品盡可能少受地球上生命活動、水、氧化等因素的影響，盡可能保持樣品的原始狀態(tài)，是深空探測工程重點關注的問題之一，也是目前亟待解決的工程問題。因此，需開展地外天體樣品密封封裝容器解封、地外天體樣品處理和保存的方法研究及裝置研制，以滿足深空探測工程的需求。

美國阿波羅計劃和月球樣品博物館對地外天體樣品處理和保存的研究表明，地外天體的處理和保存需在高純氮氣氣體環(huán)境下進行，要求高純氮氣氣體中每100萬摩爾分子中，水分子少于50摩爾，氧氣分子少于20摩爾(即高純氮氣環(huán)境中水含量低于30ppm，氧含量低于20ppm)。這樣可使地外天體樣品在處理和保存過程中盡可能少受地球大氣環(huán)境的影響，避免樣品污染，且對樣品進行科學分析和研究的結果影響較小。申請?zhí)枮镃N201310693058.4的專利申請?zhí)岢隽艘环N樣品密封容器的裝置及方法，該裝置可對樣品密封容器進行解封，缺點是不能對高純氮氣環(huán)境中水和氧進行循環(huán)凈化，不能維持高純氮氣環(huán)境，存在污染樣品的風險。申請?zhí)枮镃N201610086872.3的專利申請?zhí)岢隽艘环N地外天體樣品采集密封容器的方法，采用該方法的裝置可實現(xiàn)地外天體樣品采集密封容器的解封和維持高純氮氣環(huán)境，缺點是裝置為三艙結構，真空運動機構多，運動機構在真空環(huán)境中運行時存在卡澀的風險，裝置可靠性相對較低，解封流程復雜，操作時間長，提高了地外天體樣品在解封、處理和存儲過程中污染的風險。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種解封地外天體樣品密封封裝容器的裝置，所述裝置在高純氮氣環(huán)境下對地外天體樣品進行處理和存儲，使樣品在解封、處理和保存等過程中始終處于高真空環(huán)境、高純氮氣環(huán)境中，使樣品盡可能少受地球外部環(huán)境(如水、氧氣等)的影響，避免地外天體樣品污染。

本發(fā)明的目的由以下技術方案實現(xiàn)：

一種解封地外天體樣品密封封裝容器的裝置，所述裝置包括：過渡艙、操作艙、解封艙、氣體循環(huán)凈化裝置、氣瓶和真空泵；

其中，所述操作艙的上、下表面均加工有通孔；

所述解封艙分由上端剛性段和中間柔性段和下端剛性段組成；所述柔性段與下端剛性段可拆卸連接，當所述柔性段與下端剛性段連接時，所述解封艙形成密閉空間；

所述過渡艙通過插板閥與所述操作艙連接，并所述過渡艙與操作艙之間通過管道連通；所述過渡艙通過管道與真空泵連接；所述氣體循環(huán)裝置分別通過管道與所述操作艙和所述氣瓶連通；所述解封艙的上端剛性段和下端剛性段分別通過所述操作艙上、下表面的通孔與操作艙固接，并所述下剛性段通過管道與真空泵連接；所述解封艙通過管道與所述操作艙連通。

進一步的，所述柔性段的材質(zhì)為可壓縮波紋管。

進一步的，所述裝置還包括用于提升所述柔性段的提升機構。

一種基于所述裝置解封地外天體樣品密封封裝容器的方法，所述方法包括如下步驟：

步驟一：

解除所述解封艙的柔性段與下端剛性段的連接，并壓縮所述柔性段，使其下端的端面距下端剛性段的端面的距離大于所述地外天體樣品密封封裝容器的高度后固定；打開插板閥，開啟氣體循環(huán)凈化裝置，維持述操作艙內(nèi)的壓力為101.325KPa±2000Pa，將所述過渡艙、操作艙和解封艙中的氣體置換為高純氮氣，關閉插板閥；

步驟二：

將所述地外天體樣品密封封裝容器放置于過渡艙內(nèi)，對所述過渡艙進行抽真空至壓力小于10Pa；打開過渡艙與操作艙之間管道上的真空閥，所述氣體循環(huán)凈化裝置通過操作艙向過渡艙充入高純氮氣，待兩艙之間的壓力平衡時，關閉所述真空閥；

步驟三：

打開插板閥，將地外天體樣品密封封裝容器移至操作艙內(nèi)，關閉插板閥；將所述地外天體樣品密封封裝容器的頂部與所述解封艙的蓋體解封機構連接，底部和下端剛性段固定連接；

步驟四：

連接所述柔性段和所述下端剛性段，此時，所述解封艙在操作艙內(nèi)形成一個獨立的密封空間，對所述解封艙進行抽真空，待解封艙內(nèi)的壓力小于5×10^-3Pa時，停止抽真空；調(diào)節(jié)蓋體解封機構，將地外天體樣品密封封裝容器的蓋體旋轉(zhuǎn)提升，使蓋體與地外天體樣品密封封裝容器分離，完成解封；

步驟五：

打開操作艙與解封艙之間管道上的真空閥，所述氣體循環(huán)凈化裝置通過操作艙向解封艙充入高純氮氣，待兩艙之間的壓力平衡時，關閉所述真空閥；

步驟六：

解除所述解封艙的柔性段與下端剛性段的連接，并壓縮所述柔性段，使其下端的端面距下端剛性段的端面的距離大于所述地外天體樣品密封封裝容器的高度后固定；將解封后的地外天體樣品密封封裝容器移至操作艙內(nèi)并將地外天體樣品取出，對其進行歸檔處理后放置在樣品保護裝置內(nèi)。

有益效果

(1)本發(fā)明所述裝置中解封艙為的中段為可拆卸的柔性結構，使得所述解封艙可在操作艙內(nèi)形成獨立的密封空間，優(yōu)化了現(xiàn)有解封裝置的結構和設計，減少了真空運動機構，降低了運動機構在真空環(huán)境中運行時卡澀的風險，提高了設備的可靠性，同時簡化了地外天體樣品密封封裝容器的解封流程，縮短了操作時間，提高了工作效率，降低了地外天體樣品在解封、處理和存儲過程中污染的風險。

(2)本發(fā)明所述裝置可在高真空環(huán)境下(真空度：≤5×10^-3Pa)對地外天體樣品密封封裝容器進行解封，在高純氮氣環(huán)境下(高純氮氣中水含量≤5ppm，氧含量≤5ppm)對地外天體樣品進行處理和存儲，使樣品在解封、處理和保存等過程中始終處于高真空環(huán)境、高純氮氣環(huán)境中，使樣品盡可能少受地球外部環(huán)境(如水、氧氣等)的影響，避免地外天體樣品污染。

(3)本發(fā)明所述裝置應用范圍廣，還可應用于其他珍稀樣品的解封、處理和存儲等。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述裝置的結構示意圖；

其中，1-過渡艙，2-操作艙，3-解封艙，4-氣體循環(huán)凈化裝置，5-氣瓶，6-真空泵，7-上端剛性段，8-中間柔性段，9-下端剛性段，10-提升機構，11-地外天體樣品密封封裝容器。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例來詳述本發(fā)明，但不限于此。

實施例1

如圖1所示，一種解封地外天體樣品密封封裝容器11的裝置，所述裝置包括：過渡艙1、操作艙2、解封艙3、氣體循環(huán)凈化裝置4、氣瓶5和真空泵6；

其中，所述操作艙2的上、下表面均加工有通孔；

所述解封艙分由上端剛性段7和中間柔性段8和下端剛性段9組成；所述柔性段與下端剛性段9可拆卸連接，當所述柔性段與下端剛性段9連接時，所述解封艙形成密閉空間；

所述過渡艙1通過插板閥與所述操作艙2連接，并所述過渡艙1與操作艙2之間通過管道連通；所述過渡艙1通過管道與真空泵6連接；所述氣體循環(huán)裝置分別通過管道與所述操作艙2和所述氣瓶5連通；所述解封艙的上端剛性段7和下端剛性段9分別通過所述操作艙2上、下表面的通孔與操作艙2固接，并所述下剛性段通過管道與真空泵6連接；所述解封艙通過管道與所述操作艙2連通。

其中，所述柔性段的材質(zhì)為可壓縮波紋管。

所述裝置還包括用于提升所述柔性段的提升機構10。

一種基于所述裝置解封地外天體樣品密封封裝容器11的方法，所述方法包括如下步驟：

步驟一：

解除所述解封艙的柔性段與下端剛性段9的連接，并壓縮所述柔性段，使其下端的端面距下端剛性段9的端面的距離大于所述地外天體樣品密封封裝容器11的高度后固定；打開插板閥，開啟氣體循環(huán)凈化裝置4，維持述操作艙2內(nèi)的壓力為101.325KPa±2000Pa，將所述過渡艙1、操作艙2和解封艙中的氣體置換為高純氮氣，關閉插板閥；

步驟二：

將所述地外天體樣品密封封裝容器11放置于過渡艙1內(nèi)，對所述過渡艙1進行抽真空至壓力小于10Pa；打開過渡艙1與操作艙2之間管道上的真空閥，所述氣體循環(huán)凈化裝置4通過操作艙2向過渡艙1充入高純氮氣，待兩艙之間的壓力平衡時，關閉所述真空閥；

步驟三：

打開插板閥，將地外天體樣品密封封裝容器11移至操作艙2內(nèi)，關閉插板閥；將所述地外天體樣品密封封裝容器11的頂部與所述解封艙3的蓋體解封機構連接，底部和下端剛性段9固定連接；

步驟四：

連接所述柔性段和所述下端剛性段9，此時，所述解封艙3在操作艙2內(nèi)形成一個獨立的密封空間，對所述解封艙3進行抽真空，待解封艙3內(nèi)的壓力小于5×10^-3Pa時，停止抽真空；調(diào)節(jié)蓋體解封機構，將地外天體樣品密封封裝容器11的蓋體旋轉(zhuǎn)提升，使蓋體與地外天體樣品密封封裝容器11分離，完成解封；

步驟五：

打開操作艙2與解封艙3之間管道上的真空閥，所述氣體循環(huán)凈化裝置4通過操作艙2向解封艙3充入高純氮氣，待兩艙之間的壓力平衡時，關閉所述真空閥；

步驟六：

解除所述解封艙的柔性段與下端剛性段9的連接，并壓縮所述柔性段，使其下端的端面距下端剛性段9的端面的距離大于所述地外天體樣品密封封裝容器11的高度后固定；將解封后的地外天體樣品密封封裝容器11移至操作艙2內(nèi)并將地外天體樣品取出，對其進行歸檔處理后放置在樣品保護裝置內(nèi)。

本發(fā)明包括但不限于以上實施例，凡是在本發(fā)明精神的原則之下進行的任何等同替換或局部改進，都將視為在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。