2020年12月17日,嫦娥五號(hào)攜帶月球樣品安全著陸,任務(wù)圓滿完成,帶回共計(jì)1731克月球巖石和土壤樣品。2021年7月12日,中國(guó)空間技術(shù)研究院錢(qián)學(xué)森實(shí)驗(yàn)室獲得了第一批國(guó)家航天局發(fā)放的月球樣品,對(duì)樣品進(jìn)行了尺寸、形態(tài)學(xué)和組成的研究。10月19日,中國(guó)科學(xué)院在北京發(fā)布了由我國(guó)科學(xué)家主導(dǎo)獨(dú)立完成的嫦娥五號(hào)月球科研樣品研究成果,這些成果得到國(guó)際專家的高度評(píng)價(jià),彰顯了我國(guó)科學(xué)家的科研水平和創(chuàng)新能力。丹東百特Bettersize3000Plus激光圖像粒度粒形分析儀作為主力分析設(shè)備出場(chǎng)并且圓滿完成任務(wù),彰顯了國(guó)產(chǎn)粒度分析設(shè)備的先進(jìn)地位。
圖1. Bettersize3000Plus激光圖像粒度粒形分析儀
研究月壤的物理及化學(xué)性質(zhì)對(duì)月球的探索、月球資源利用具有重要的指導(dǎo)意義。探測(cè)月壤粒度粒型及分布情況對(duì)人類了解月球有極大幫助。通過(guò)是否有顆粒團(tuán)聚反映月球是否存在水資源,亦可以通過(guò)分布結(jié)果推斷月球的自然現(xiàn)象,包括太陽(yáng)風(fēng)注入、氣象/微氣象撞擊、風(fēng)化等。通過(guò)測(cè)量不同地點(diǎn)月壤的粒形粒徑信息,可以研究月球不同地形的成因。錢(qián)學(xué)森實(shí)驗(yàn)室運(yùn)用丹東百特Bettersize 3000 Plus激光粒度分析儀測(cè)量了樣品的粒形和粒徑分布。Bettersize 3000 Plus激光圖像粒度粒形分析儀是一臺(tái)集激光、圖像二合一的粒度粒形分析儀器。激光衍射技術(shù)和動(dòng)態(tài)圖像分析技術(shù)相輔相成,擴(kuò)大了分析范圍,實(shí)現(xiàn)了對(duì)毫米、微米乃至納米樣品粒徑的準(zhǔn)確測(cè)量,同時(shí)還可以讓研究者對(duì)顆粒的形態(tài)了如指掌。
圖2. 激光散射+顯微圖像二合一系統(tǒng)
根據(jù)實(shí)驗(yàn),月壤的粒徑分布范圍寬泛,小顆??芍?.31μm,大顆??蛇_(dá)到515.70μm。根據(jù)粒徑的累計(jì)分布圖,土壤分析常用的典型粒徑值:有效粒徑D10,中間粒徑D30,中值徑D50,限制粒徑D60分別為4.75±0.39μm,、24.34±0.91μm、55.24±0.96μm和71.87±0.89μm。從粒徑的頻率分布圖可以觀察到月壤樣品為寬分布樣品,粒徑分布連續(xù)且不間斷。通過(guò)Bettersize3000Plus配備的高速CCD攝像頭拍攝的圖像,月壤的顆粒形態(tài)均勻,平均圓形度為0.875,僅有10%左右的顆粒圓形度小于此值。此結(jié)果與阿波羅計(jì)劃帶回的月壤樣品先前的測(cè)量結(jié)果有所不同,其原因是分級(jí)方法的不同——阿波羅月壤樣品使用了根據(jù)質(zhì)量進(jìn)行篩分的方法。2008年至2010年重新使用激光法對(duì)阿波羅月壤樣品進(jìn)行分析,得出中直徑結(jié)果為66.47-30.05 μm,與丹東百特Bettersize 3000 Plus的結(jié)果更為接近。丹東百特Bettersize 3000 Plus對(duì)樣品分散效果更強(qiáng),避免了篩分法可能存在的團(tuán)聚現(xiàn)象,并且不會(huì)對(duì)珍惜樣品造成損傷及損耗,結(jié)果更直觀可靠。
圖3. 編號(hào)CE5C0400月球樣品的顆粒形貌和粒度分布測(cè)試結(jié)果
丹東百特Bettersize 3000 Plus在月壤研究方面做出多次出色的貢獻(xiàn),其激光與圖像聯(lián)合的技術(shù)為實(shí)驗(yàn)室研究提供助力。在正式月壤樣品測(cè)量前,錢(qián)學(xué)森實(shí)驗(yàn)室事先使用了模擬月壤對(duì)儀器進(jìn)行了準(zhǔn)確性的驗(yàn)證,粒形和粒徑的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都十分精準(zhǔn)可靠,通過(guò)儀器測(cè)量得出的分析結(jié)果更具參考價(jià)值,因此錢(qián)學(xué)森實(shí)驗(yàn)室繼續(xù)選擇了丹東百特的儀器對(duì)真正的珍貴月壤樣品進(jìn)行尺寸和形態(tài)學(xué)的研究。
無(wú)獨(dú)有偶,德國(guó)慕尼黑大學(xué)環(huán)境與地球研究院同樣使用了丹東百特的儀器進(jìn)行月壤分析與研究,丹東百特Bettersize 3000 Plus的結(jié)果也得到了實(shí)驗(yàn)室的*。
圖4. 現(xiàn)服役于德國(guó)慕尼黑大學(xué)環(huán)境與地球研究院的Bettersize 3000 Plus
國(guó)內(nèi)外諸多尖端科研項(xiàng)目不約而同選擇了百特激光粒度儀輔助項(xiàng)目研究,對(duì)于稀有樣品的分析也不在話下,足以見(jiàn)得百特儀器優(yōu)良的特性得到了客戶的信賴。
丹東百特未來(lái)亦將不斷精進(jìn)技術(shù),以*的產(chǎn)品質(zhì)量助力中國(guó)航空航天事業(yè)再上一層樓。
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