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百特激光粒度儀助力中國航天事業, 圓滿完成月壤粒度粒形分析任務

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百特激光粒度儀助力中國航天事業, 圓滿完成月壤粒度粒形分析任務

發布日期:2021-12-09 00:00 來源:http://www.cpieters.com 點擊:

2020年12月17日,嫦娥五號攜帶月球樣品安全著陸,任務圓滿完成,帶回共計1731克月球巖石和土壤樣品。2021年7月12日,中國空間技術研究院錢學森實驗室獲得了第一批國家航天局發放的月球樣品,對樣品進行了尺寸、形態學和組成的研究。10月19日,中國科學院在北京發布了由我國科學家主導獨立完成的嫦娥五號月球科研樣品研究成果,這些成果得到國際專家的高度評價,彰顯了我國科學家的科研水平和創新能力。丹東百特Bettersize3000Plus激光圖像粒度粒形分析儀作為主力分析設備出場并且圓滿完成任務,彰顯了國產粒度分析設備的國際先進地位。


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圖1. 第一批月球科研樣品發布會(圖源網絡)


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圖2. Bettersize3000Plus激光圖像粒度粒形分析儀


研究月壤的物理及化學性質對月球的探索、月球資源利用具有重要的指導意義。探測月壤粒度粒型及分布情況對人類了解月球有極大幫助。通過是否有顆粒團聚反映月球是否存在水資源,亦可以通過分布結果推斷月球的自然現象,包括太陽風注入、氣象/微氣象撞擊、風化等。通過測量不同地點月壤的粒形粒徑信息,可以研究月球不同地形的成因。錢學森實驗室運用丹東百特Bettersize 3000 Plus激光粒度分析儀測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集激光、圖像二合一的粒度粒形分析儀器。激光衍射技術和動態圖像分析技術相輔相成,擴大了分析范圍,實現了對毫米、微米乃至納米樣品粒徑的準確測量,同時還可以讓研究者對顆粒的形態了如指掌。


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圖3. 激光散射+顯微圖像二合一系統(百特專利技術)


根據實驗,月壤的粒徑分布范圍寬泛,小顆??芍?.31μm,大顆??蛇_到515.70μm。根據粒徑的累計分布圖,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,粒徑分布連續且不間斷。通過Bettersize3000Plus配備的高速CCD攝像頭拍攝的圖像,月壤的顆粒形態均勻,平均圓形度為0.875,僅有10%左右的顆粒圓形度小于此值。此結果與阿波羅計劃帶回的月壤樣品先前的測量結果有所不同,其原因是分級方法的不同——阿波羅月壤樣品使用了根據質量進行篩分的方法。2008年至2010年重新使用激光法對阿波羅月壤樣品進行分析,得出中直徑結果為66.47-30.05 μm,與丹東百特Bettersize 3000 Plus的結果更為接近。丹東百特Bettersize 3000 Plus對樣品分散效果更強,避免了篩分法可能存在的團聚現象,并且不會對珍惜樣品造成損傷及損耗,結果更直觀可靠。


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圖4. 編號CE5C0400月球樣品的顆粒形貌和粒度分布測試結果


丹東百特Bettersize 3000 Plus在月壤研究方面做出多次出色的貢獻,其激光與圖像聯合的技術為實驗室研究提供助力。在正式月壤樣品測量前,錢學森實驗室事先使用了模擬月壤對儀器進行了準確性的驗證,粒形和粒徑的實驗結果都十分精準可靠,通過儀器測量得出的分析結果極具參考價值,因此錢學森實驗室繼續選擇了丹東百特的儀器對真正的珍貴月壤樣品進行尺寸和形態學的研究。


無獨有偶,德國慕尼黑大學環境與地球研究院同樣使用了丹東百特的儀器進行月壤分析與研究,丹東百特Bettersize 3000 Plus的結果也得到了實驗室的一致好評。


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圖5. 現服役于德國慕尼黑大學環境與地球研究院的Bettersize 3000 Plus


國內外諸多尖端科研項目不約而同選擇了百特激光粒度儀輔助項目研究,對于稀有樣品的分析也不在話下,足以見得百特儀器優良的特性得到了客戶的信賴。


丹東百特未來亦將不斷精進技術,以優越的產品質量助力中國航空航天事業再上一層樓。


參考文獻:

【1】H. Zhang, X. Zhang, G. Zhang, K. Dong, X. Deng, X. Gao, Y. Yang, Y. Xiao, X. Bai, K. Liang, Y. Liu, W. Ma, S. Zhao, C. Zhang, X. Zhang, J. Song,W. Yao, H. Chen, W. Wang, Z. Zou, and M. Yang, Size, morphology, and composition of lunar samples returned by Chang’E-5 mission, Sci. ChinaPhys. Mech. Astron. 65, 000000 (2022), https://doi.org/10.1007/s11433-021-1818-1



作者

百特國際應用實驗室

邱秀榮


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