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原文传递一种超低温水合物纳米探针的原位清洁装置及方法

专利名称：	一种超低温水合物纳米探针的原位清洁装置及方法
摘要：	本发明公开一种超低温水合物纳米探针的原位清洁装置及方法，属于水合物微观测试技术领域。所述原位清洁装置包括加热溶解机构和余渍擦除机构；加热溶解机构设置在纳米探针的侧面变径部位的根部，用以使黏附在纳米探针探头上的水合物颗粒受热自动分解，余渍擦除机构用以清除纳米探针表面的残余水渍。具体操作时，首先判断纳米探针表面黏附情况；然后利用加热溶解机构加热分解黏附在探针上的水合物，并利用余渍擦除机构擦除探针上的残余水渍。本方案在尽可能不扰动超低温纳米压痕探针所处的环境温度的前提下，清洁黏附在纳米探针尖端的水合物颗粒，保证再次测量过程中免受黏附颗粒的影响，提高实验结果的准确性。
专利类型：	发明专利
申请人：	青岛海洋地质研究所;青岛海洋科技中心
发明人：	李彦龙;吴能友;纪云开;徐鸿志;张亚娟;李承峰
专利状态：	有效
申请日期：	2023-08-04T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-10T00:00:00+0800
申请号：	CN202310982434.5
公开号：	CN117030431A
代理机构：	青岛汇智海纳知识产权代理有限公司
代理人：	王丹丹;万桂斌
分类号：	G01N3/02;B08B7/00;B08B1/02;G;B;G01;B08;G01N;B08B;G01N3;B08B7;B08B1;G01N3/02;B08B7/00;B08B1/02
申请人地址：	266237 山东省青岛市即墨区观山路596号;
主权项：	1.一种超低温水合物纳米探针的原位清洁装置，其特征在于，包括加热溶解机构(3)和余渍擦除机构；所述加热溶解机构(3)设置在纳米压痕探针(1)的侧面变径部位的根部，用以使黏附在纳米压痕探针(1)探头上的水合物颗粒受热自动分解，所述余渍擦除机构用以清除纳米压痕探针表面的残余水渍；所述加热溶解机构(3)包括柔性导热部件(3-1)、第一热敏电阻(3-2)和控制器(3-6)，第一热敏电阻(3-2)与控制器(3-6)电连接，控制器(3-6)还与一数显屏幕(3-7)连接；所述柔性导热部件(3-1)与纳米压痕探针(1)紧密贴合其弧面侧壁，第一热敏电阻(3-2)设置在柔性导热部件(3-1)的外围，控制器(3-6)控制第一热敏电阻(3-2)发热，通过柔性导热部件(3-1)传递给纳米压痕探针探头(1)，从而实现纳米压痕探针(1)局部的加热，以加热探头使水合物分解。 2.根据权利要求1所述的用于超低温水合物纳米探针的原位清洁装置，其特征在于：所述余渍擦除机构与所述加热溶解机构(3)并列设置，余渍擦除机构由内向外依次包括致密海绵(5-1)、第二热敏电阻(5-3)和隔热罩(5-2)，第二热敏电阻(5-3)与控制器(3-6)连接，控制器(3-6)同步控制第一热敏电阻(3-2)和第二热敏电阻(5-3)的温度，两套热敏电阻的温度始终维持一致。 3.根据权利要求1所述的用于超低温水合物纳米探针的原位清洁装置，其特征在于：所述加热溶解机构(3)的最外层包裹有轻质绝缘保护罩(3-3)，促使第一热敏电阻(3-2)产生的热量定向向其内部的柔性导热部件(3-1)传递。 4.根据权利要求1所述的用于超低温水合物纳米探针的原位清洁装置，其特征在于：所述轻质绝缘保护罩(3-2)与纳米压痕探针(1)之间采用低温兼容的陶瓷基粘合剂(3-4)黏结。 5.根据权利要求1所述的用于超低温水合物纳米探针的原位清洁装置，其特征在于：所述纳米压痕探针(1)的顶端还设置有驱动装置(2)，驱动装置(2)与加热溶解机构(3)之间通过吊绳(4)连接，吊绳(4)的预紧力与加热溶解机构(3)的重量相等。 6.基于权利要求2所述的用于超低温水合物纳米探针的原位清洁装置的原位清洁方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A、通过对比探针清洁状态下与待清洁状态下压入致密海绵的深度与力值大小判断纳米压痕探针表面黏附情况；步骤B、利用加热溶解机构加热分解黏附在探针上的水合物，并根据步骤A确定的探针表面黏附情况确定加热时间；步骤C、利用余渍擦除机构擦除探针上的残余水渍，通过插入和拔出致密海绵不同接触点位数次以完成对探针清洁。 7.基于权利要求6所述的用于超低温水合物纳米探针的原位清洁装置的原位清洁方法，其特征在于：所述步骤A包括以下步骤： (1)整个测试及清洁过程中，确保纳米压痕探针所处的外界温度环境为超低温状态；在开展测试水合物样品之前，驱动纳米压痕探针使其以设定的样品测试压入速率压入致密海绵，记录探针压入深度和探针力值，作为探针清洁条件下压入致密海绵的力值初始值； (2)开展天然气水合物样品纳米压痕/划痕测试，在结束前一轮纳米压痕/划痕测试以后，驱动纳米压痕探针使其尖端与致密海绵接触；并以与样品测试压入速率相同的压入速率压入致密海绵，同步记录此时纳米压痕探针的力值和压入深度，并与(1)中获得的力值初始值对比，定性判断探针表面的水合物黏附情况，两者的力值差越大，探针表面水合物的黏附情况越严重。 8.基于权利要求6所述的用于超低温水合物纳米探针的原位清洁装置的原位清洁方法，其特征在于，所述步骤B具体包括以下步骤：驱动纳米压痕探针的尖端与致密海绵接触，启动控制器同步给第一热敏电阻和第二热敏电阻加热，当数显屏幕的温度达到0℃以上时，纳米压痕探针表面的水合物和冰颗粒自动溶解，溶解的水自动滴入致密海绵，并被海绵吸收。 9.基于权利要求6所述的用于超低温水合物纳米探针的原位清洁装置的原位清洁方法，其特征在于，所述步骤C中，在步骤B完成后，继续维持控制器加热，更换纳米压痕探针与致密海绵的接触位置，并插入和拔出致密海绵数次，使纳米探头尖端残余的水渍被致密海绵吸收。 10.基于权利要求6所述的用于超低温水合物纳米探针的原位清洁装置的原位清洁方法，其特征在于，所述步骤C中，在完成探针清洁后，对清洁状态进行判断：继续更换纳米压痕探针与致密海绵的接触位置，以与压入样品进行试验测试相同的压入速率，将纳米压痕探针压入致密海绵同步记录纳米压痕探针的力值和压入深度，当该力值与力值初始值一直时，探头清洁完成，否则重复进行加热及清洁操作。
所属类别：	发明专利