一種解封樣品密封器的裝置及方法

2023-04-30 09:27:06 3

一種解封樣品密封器的裝置及方法
【專利摘要】本發明屬於真空【技術領域】，具體涉及一種解封樣品密封器的裝置及方法。包括主真空室、第一真空手套組件、第二真空手套組件、第一觀察窗、第二觀察窗、上真空傳動機構、下真空傳動機構、電阻規、電離規、壓阻真空計、渦輪分子泵、幹泵、第一真空閥門、第二真空閥門、第三真空閥門、第四真空閥門、第五真空閥門、第六真空閥門、氣瓶和樣品密封器；本發明提出解封方法，解決了珍稀樣品密封裝器在高真空環境下的解封問題，避免了珍稀樣品在解封過程中受到地球外部環境（如水、氧氣等）的汙染；本發明提出的裝置結構簡單，操作便捷，合適於珍稀樣品解封、處理和存儲等。
【專利說明】—種解封樣品密封器的裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於真空【技術領域】，具體涉及一種解封樣品密封器的裝置及方法。
【背景技術】
[0002]深空探測是推動國家科技進步、開展新技術和新型部件技術試驗驗證的重要手段，也是世界各航天大國航天領域的重點發展方向。深空探測的重要任務之一就是在深空獲取土壤、巖石等樣品，完好封存並攜帶返回地球進行科學研究。根據我國深空探測發展規劃，我國將於2020年前實現珍稀樣品的無人採樣與返回。近年來國內許多單位為此研製了珍稀樣品密封裝置，這些裝置中部分採用了真空密封方式，即在星體本身的超高真空環境中把採集到的樣品放入容器中，再進行真空密封，使樣品保持在原有的真空環境中。這樣可使珍稀樣品在返回地面以及研究分析過程中不受地球大氣環境的影響，避免造成樣品的汙染，使樣品的分析結果能夠反映原始的狀況。為此，作為珍稀樣品存貯與處理環境保持的一個重要環節，需要開展針對樣品密封裝置研究及其真空環境的解封技術。為此，本發明提出了在高真空環境下對珍稀樣品密封裝置進行解封的方法，並研製了解封裝置。

【發明內容】

[0003]本發明的目的在於克服現有技術中存在的缺陷，設計一種解封樣品密封器的裝置及方法，避免了珍稀樣品在解封過程中受到地球外部環境(如水、氧氣等)的汙染，且該裝置結構簡單，操作便捷，便於珍稀樣品密封裝置在高真空環境下的解封。
[0004]為了實現上述目的，本發明的技術方案是設計一種用於解封樣品密封器的裝置，包括主真空室、第一真空手套組件、第二真空手套組件、第一觀察窗、第二觀察窗、上真空傳動機構、下真空傳動機構、電阻規、電離規、壓阻真空計、渦輪分子泵、幹泵、第一真空閥門、第二真空閥門、第三真空閥門、第四真空閥門、第五真空閥門、第六真空閥門、氣瓶和樣品密封器;
[0005]所述主真空室為圓球形結構，在所述主真空室上設有艙門，在所述主真空室上開有四個安裝孔，所述四個安裝孔分別位於所述主真空室垂直相交的軸線上，在所述主真空室垂直軸線的上端兩側分別開有通孔；在所述主真空室垂直軸線的下端兩側分別開有管道連接孔；
[0006]在所述上真空傳動機構和下真空傳動機構設有託盤；
[0007]其連接關係在於:所述第一真空手套組件和第二真空手套組件通過其手套底部密封安裝在所述主真空室水平軸線兩端的安裝孔處，所述第一觀察窗和第二觀察窗密封安裝在所述主真空室垂直軸線上端兩側的通孔處，所述上真空傳動機構和下真空傳動機構密封安裝在所述主真空室垂直軸線兩端的安裝孔處，所述樣品密封器置於所述主真空室內並固定在下真空傳動機構的託盤上；所述電阻規、電離規、壓阻真空計分別密封安裝在所述上真空傳動機構兩側；所述第一真空手套組件和第二真空手套組件的內腔分別與所述幹泵通過管路相連，在其對應的管路上安裝所述第四真空閥門、第五真空閥門；所述主真空室的第一管道連接孔通過管路與所述氣瓶相連並在其管路上安裝所述第六真空閥門，所述主真空室的第二管道連接孔通過管路與所述渦輪分子泵的一端相連並在其管路上安裝所述第一真空閥門，所述渦輪分子泵的另一端通過管路與幹泵相連並在其管路上安裝第三真空閥門；所述主真空室的第二管道連接孔還通過管路與所述幹泵相連並在其管路上安裝第二真空閥門。
[0008]解封方法如下:
[0009]步驟一、打開主真空室艙門，將樣品密封器固定於下真空傳動機構的託盤上；
[0010]步驟二、調節上真空傳動機構，使上真空傳動機構的託盤與樣品密封器的蓋板連接並固定，關閉主真空室艙門；
[0011]步驟三、用盲板分別將真第一空手套組件和第二真空手套組件密封，開啟幹泵，打開第四真空閥門和第五真空閥門，對真空手套組件和真空手套組件內腔抽真空，抽真空完畢後，關閉第四真空閥門和第五真空閥門；
[0012]步驟四、打開第二真空閥門，利用幹泵對主真空室抽粗真空，觀察電阻規的讀數，待電阻規的讀數低於IOPa時，關閉第二真空閥門；
[0013]步驟五、打開第三真空閥門，對渦輪分子泵抽粗真空，抽真空完畢後，開啟渦輪分子泵，打開第一真空閥門，對主真空室抽真空，待電離規的讀數低於5X 10_3Pa時，關閉第一真空閥門，停止抽氣；
[0014]步驟六、打開第六真空閥門，通過氣瓶往主真空室內充入高純氮氣，觀察壓阻真空計的讀數，待主真空室內的壓力接近外界大氣壓室時，關閉第六真空閥門，停止充氣；
[0015]步驟七、解除真空手套組件和真空手套組件上的盲板，通過真空手套組件和真空手套組件的操作，解除樣品密封器上蓋板的鎖緊密封件；
[0016]步驟八、用盲板將真空手套組件和真空手套組件密封，打開第二真空閥門，利用幹泵對主真空室抽粗真空，觀察電阻規的讀數，待電阻規的讀數低於IOPa時，關閉第二真空閥門；
[0017]步驟九、打開第三真空閥門，對渦輪分子泵抽粗真空，抽真空完畢後，開啟渦輪分子泵，打開第一真空閥門，對主真空室抽真空，待電離規的讀數低於5X10_3Pa時，關閉第一真空閥門，停止抽氣；
[0018]步驟十、調節下真空傳動機構，使下真空傳動機構上的託盤逆時鐘方向旋轉約30°，調節上真空傳動機構，使上真空傳動機構上的託盤向上移動，與上真空傳動機構上的託盤固定的樣品密封器上蓋板隨上真空傳動機構向上移動，使樣品密封器在高真空環境下解封。
[0019]在步驟二、步驟五和步驟九中，抽真空的時間為I分鐘。
[0020]在步驟四中，所述電阻規8的讀數優選8.6Pa。
[0021]在步驟五中，所述電離規9的讀數優選7.8X l(T4Pa。
[0022]在步驟六中，所述主真空室I內的壓力讀數為8.78X 104Pa。外界大氣壓力為
8.81 X IO4Pa0
[0023]在步驟八中，所述電阻規8的讀數優選7.9Pa。
[0024]在步驟九中，所述電離規9的讀數優選6.7 X IO^4Pa0
[0025]本發明的優點和有益效果在於:[0026]一、本發明提出的方法，解決了樣品密封器在高真空環境下的解封問題，避免了珍稀樣品在解封過程中受到地球外部環境(如水、氧氣等)的汙染。
[0027]二、本裝置是國內首臺用於解封樣品密封器的裝置，結構簡單，操作便捷，可應用於珍稀樣品解封、處理和存儲等。
[0028]三、由於在步驟二、步驟五和步驟九中，抽真空的時間為I分鐘，在達到抽真空的效果下，節約時間。
[0029]四、由於在步驟四中，所述電阻規的讀數優選8.6Pa，可以起到便於打開渦輪分子泵的效果。
[0030]五、由於在步驟五中，所述電離規的讀數優選7.8X 10_4Pa。便於開啟樣品密封器。[0031 ] 六、由於在步驟六中，所述主真空室內的壓力讀數為8.78 X IO4Pa0可以保持內在壓力平衡，便於拆卸鎖緊密封件。外界大氣壓力為8.SlXlO4Pa0
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1為本發明的結構示意圖。
[0033]其中，1-主真空室；2_第一真空手套組件；3_第二真空手套組件；4_第一觀察窗；5-第二觀察窗；6_上真空傳動機構；7_下真空傳動機構；8_電阻規；9_電離規；10_壓阻真空計；11_渦輪分子泵；12_幹泵；13_第一真空閥門；14_第二真空閥門；15_第三真空閥門；16_第四真空閥門；17_第五真空閥門；18_第六真空閥門；19_氣瓶；20-樣品密封器。
【具體實施方式】
[0034]下面結合附圖和實施例對本發明的【具體實施方式】作進一步描述，以下實施例僅用於更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護範圍。
[0035]如圖1所示，本發明具體實施的技術方案是:一種用於解封樣品密封器的裝置，包括主真空室1、第一真空手套組件2、第二真空手套組件3、第一觀察窗4、第二觀察窗5、上真空傳動機構6、下真空傳動機構7、電阻規8、電離規9、壓阻真空計10、渦輪分子泵11、幹泵
12、第一真空閥門13、第二真空閥門14、第三真空閥門15、第四真空閥門16、第五真空閥門
17、第六真空閥門18、氣瓶19和樣品密封器20 ；
[0036]所述主真空室I為圓球形結構，在所述主真空室I上設有艙門，在所述主真空室I上開有四個安裝孔，所述四個安裝孔分別位於所述主真空室I垂直相交的軸線上，在所述主真空室I垂直軸線的上端兩側分別開有通孔；在所述主真空室I垂直軸線的下端兩側分別開有管道連接孔；
[0037]在所述上真空傳動機構6和下真空傳動機構7設有託盤；
[0038]其連接關係在於:所述第一真空手套組件2和第二真空手套組件3通過其手套底部密封安裝在所述主真空室I水平軸線兩端的安裝孔處，所述第一觀察窗4和第二觀察窗5密封安裝在所述主真空室I垂直軸線上端兩側的通孔處，所述上真空傳動機構6和下真空傳動機構7密封安裝在所述主真空室I垂直軸線兩端的安裝孔處，所述樣品密封器20置於所述主真空室I內並固定在下真空傳動機構7的託盤上；所述電阻規8、電離規9、壓阻真空計10分別密封安裝在所述上真空傳動機構6兩側；所述第一真空手套組件2和第二真空手套組件3的內腔分別與所述幹泵12通過管路相連，在其對應的管路上安裝所述第四真空閥門16、第五真空閥門17 ;所述主真空室I的第一管道連接孔通過管路與所述氣瓶19相連並在其管路上安裝所述第六真空閥門18，所述主真空室I的第二管道連接孔通過管路與所述渦輪分子泵11的一端相連並在其管路上安裝所述第一真空閥門13，所述渦輪分子泵11的另一端通過管路與幹泵12相連並在其管路上安裝第三真空閥門15 ;所述主真空室I的第二管道連接孔還通過管路與所述幹泵12相連並在其管路上安裝第二真空閥門14。
[0039]解封方法如下:
[0040]步驟一、打開主真空室I艙門，將樣品密封器20固定於下真空傳動機構7的託盤上；
[0041]步驟二、調節上真空傳動機構6，使上真空傳動機構6的託盤與樣品密封器20的蓋板連接並固定，關閉主真空室I艙門；
[0042]步驟三、用盲板分別將真第一空手套組件2和第二真空手套組件3密封，開啟幹泵12，打開第四真空閥門16和第五真空閥門17，對真空手套組件2和真空手套組件3內腔抽真空，抽真空完畢後，關閉第四真空閥門16和第五真空閥門17 ；
[0043]步驟四、打開第二真空閥門14，利用幹泵12對主真空室I抽粗真空，觀察電阻規8的讀數，待電阻規8的讀數低於IOPa時，關閉第二真空閥門14;
[0044]步驟五、打開第三真空閥門15，對渦輪分子泵11抽粗真空，抽真空完畢後，開啟渦輪分子泵11，打開第一真空閥門13，對主真空室I抽真空，待電離規9的讀數低於5 X IO-3Pa時，關閉第一真空閥門13，停止抽氣；
[0045]步驟六、打開第六真空閥門18，通過氣瓶19往主真空室I內充入高純氮氣，觀察壓阻真空計10的讀數，待主真空室I內的壓力接近外界大氣壓室時，關閉第六真空閥門18，停止充氣；
[0046]步驟七、解除真空手套組件2和真空手套組件3上的盲板，通過真空手套組件2和真空手套組件3的操作，解除樣品密封器20上蓋板的鎖緊密封件；
[0047]步驟八、用盲板將真空手套組件2和真空手套組件3密封，打開第二真空閥門14，利用幹泵12對主真空室I抽粗真空，觀察電阻規8的讀數，待電阻規8的讀數低於IOPa時，關閉第二真空閥門14;
[0048]步驟九、打開第三真空閥門15，對渦輪分子泵11抽粗真空，抽真空完畢後，開啟渦輪分子泵11，打開第一真空閥門13，對主真空室I抽真空，待電離規9的讀數低於5 X IO-3Pa時，關閉第一真空閥門13，停止抽氣；
[0049]步驟十、調節下真空傳動機構7,使下真空傳動機構7上的託盤逆時鐘方向旋轉約30°，調節上真空傳動機構6，使上真空傳動機構7上的託盤向上移動，與上真空傳動機構7上的託盤固定的樣品密封器20上蓋板隨上真空傳動機構7向上移動，使樣品密封器20在高真空環境下解封。
[0050]在步驟二、步驟五和步驟九中，抽真空的時間為I分鐘。
[0051]在步驟四中，所述電阻規8的讀數優選8.6Pa。
[0052]在步驟五中，所述電離規9的讀數優選7.8X l(T4Pa。
[0053]在步驟六中，所述主真空室I內的壓力讀數為8.78X 104Pa。外界大氣壓力為
8.81 X IO4Pa0
[0054]在步驟八中，所述電阻規8的讀數優選7.9Pa。[0055]在步驟九中，所述電離規9的讀數優選6.7 X IO-4Pa0
[0056]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種用於解封樣品密封器的裝置，其特徵在於:包括主真空室(I)、第一真空手套組件(2)、第二真空手套組件(3)、第一觀察窗(4)、第二觀察窗(5)、上真空傳動機構(6)、下真空傳動機構(7)、電阻規(8)、電離規(9)、壓阻真空計(10)、渦輪分子泵(11)、幹泵(12)、第一真空閥門(13)、第二真空閥門(14)、第三真空閥門(15)、第四真空閥門(16)、第五真空閥門(17)、第六真空閥門(18)、氣瓶(19)和樣品密封器(20)； 所述主真空室(I)為圓球形結構，在所述主真空室(I)上設有艙門，在所述主真空室(I)上開有四個安裝孔，所述四個安裝孔分別位於所述主真空室(I)垂直相交的軸線上，在所述主真空室(I)垂直軸線的上端兩側分別開有通孔；在所述主真空室(I)垂直軸線的下端兩側分別開有管道連接孔； 在所述上真空傳動機構(6)和下真空傳動機構(7)設有託盤； 其連接關係在於:所述第一真空手套組件(2)和第二真空手套組件(3)通過其手套底部密封安裝在所述主真空室(I)水平軸線兩端的安裝孔處，所述第一觀察窗(4)和第二觀察窗(5)密封安裝在所述主真空室(I)垂直軸線上端兩側的通孔處，所述上真空傳動機構(6)和下真空傳動機構(7)密封安裝在所述主真空室(I)垂直軸線兩端的安裝孔處，所述樣品密封器(20)置於所述主真空室(I)內並固定在下真空傳動機構(7)的託盤上；所述電阻規(8)、電離規(9)、壓阻真空計(10)分別密封安裝在所述上真空傳動機構(6)兩側；所述第一真空手套組件(2)和第二真空手套組件(3)的內腔分別與所述幹泵(12)通過管路相連，在其對應的管路上安裝所述第四真空閥門(16)和第五真空閥門(17);所述主真空室(I)的第一管道連接孔通過管路與所述氣瓶(19 )相連並在其管路上安裝所述第六真空閥門(18)，所述主真空室 (I)的第二管道連接孔通過管路與所述渦輪分子泵(11)的一端相連並在其管路上安裝所述第一真空閥門(13)，所述渦輪分子泵(11)的另一端通過管路與幹泵(12)相連並在其管路上安裝第三真空閥門(15);所述主真空室(I)的第二管道連接孔還通過管路與所述幹泵(12)相連並在其管路上安裝第二真空閥門(14)。
2.根據權利要求1的所述一種用於解封樣品密封器的裝置的方法，其特徵在於: 步驟一、打開主真空室(I)艙門，將樣品密封器(20 )固定於下真空傳動機構(7 )的託盤上； 步驟二、調節上真空傳動機構(6)，使上真空傳動機構(6)的託盤與樣品密封器(20)的蓋板連接並固定，關閉主真空室(I)艙門； 步驟三、用盲板分別將真第一空手套組件(2)和第二真空手套組件(3)密封，開啟幹泵(12)，打開第四真空閥門(16)和第五真空閥門(17)，對真空手套組件(2)和真空手套組件(3)內腔抽真空，抽真空完畢後，關閉第四真空閥門(16)和第五真空閥門(17)； 步驟四、打開第二真空閥門(14)，利用幹泵(12)對主真空室(I)抽粗真空，觀察電阻規(8)的讀數，待電阻規(8)的讀數低於IOPa時，關閉第二真空閥門(14)； 步驟五、打開第三真空閥門(15)，對渦輪分子泵(11)抽粗真空，抽真空完畢後，開啟渦輪分子泵(11)，打開第一真空閥門(13)，對主真空室(I)抽真空，待電離規(9)的讀數低於5X10_3Pa時，關閉第一真空閥門(13)，停止抽氣； 步驟六、打開第六真空閥門(18)，通過氣瓶(19)往主真空室(I)內充入高純氮氣，觀察壓阻真空計(10)的讀數，待主真空室(I)內的壓力接近外界大氣壓室時，關閉第六真空閥門(18)，停止充氣；步驟七、解除真空手套組件(2)和真空手套組件(3)上的盲板，通過真空手套組件(2)和真空手套組件(3)的操作，解除樣品密封器(20)上蓋板的鎖緊密封件； 步驟八、用盲板將真空手套組件(2)和真空手套組件(3)密封，打開第二真空閥門(14)，利用幹泵(12)對主真空室(I)抽粗真空，觀察電阻規(8)的讀數，待電阻規(8)的讀數低於IOPa時，關閉第二真空閥門(14)； 步驟九、打開第三真空閥門(15)，對渦輪分子泵(11)抽粗真空，抽真空完畢後，開啟渦輪分子泵(11)，打開第一真空閥門(13)，對主真空室(I)抽真空，待電離規(9)的讀數低於5X10_3Pa時，關閉第一真空閥門(13)，停止抽氣； 步驟十、調節下真空傳動機構(7),使下真空傳動機構(7)上的託盤逆時鐘方向旋轉約30°，調節上真空傳動機構(6)，使上真空傳動機構(7)上的託盤向上移動，與上真空傳動機構(7)上的託盤固定的樣品密封器(20)上蓋板隨上真空傳動機構(7)向上移動，使樣品密封器(20)在高真空環境下解封。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於:步驟二、步驟五和步驟九，抽真空的時間為I分鐘。
4.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於:步驟四中，所述電阻規(8)的讀數優選8.6Pa0
5.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於:步驟五中，所述電離規(9)的讀數優選7.8 X IO^4Pa0
6.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於:步驟六中，所述主真空室(I)內的壓力讀數為 8.78 X IO4Pa0
7.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於:步驟八中，所述電阻規(8)的讀數優選7.9Pa0
8.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於:步驟九中，所述電離規(9)的讀數優選6.7 X 1O^4Pa0
【文檔編號】B65B69/00GK103693256SQ201310693058
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月17日 優先權日:2013年12月17日
【發明者】吳啟鵬, 李丹明, 王先榮 申請人:蘭州空間技術物理研究所