[实用新型]一种用于水合物晶体结构测试实验的取样和转移装置

说明书

本实用新型涉及取样设备附属装置的技术领域，特别是涉及一种用于水合物晶体结构测试实验的取样和转移装置，可于液氮中进行水合物粉末采样；可控制磨粉取水合物样品的粒度；可控制数量，节省水合物样品；还包括外部容器、研磨装置和固定装置，外部容器内部设置有内腔，外部容器外侧壁设置有多组通孔；研磨装置还包括研磨头、连接杆、直角旋转杆和大螺丝扣；固定装置还包括固定箱、四组锯齿刀片、弹簧、固定片、底座、弹力绳和拉拽钮，底座顶端设置有固定架。

技术领域

本实用新型涉及取样设备附属装置的技术领域，特别是涉及一种用于水合物晶体结构测试实验的取样和转移装置。

背景技术

众所周知，用于水合物晶体结构测试实验的取样和转移装置是一种用于水合物晶体结构测试实验过程中对实验所需的样品进行取样的辅助装置，其在取样设备的领域中得到了广泛的使用；天然气水合物一般形成于水深超过600m的海洋或者湖泊沉积物中(Tréhuet al., 2006)，同时在极地冻土区地层也有发现(Uchida et al., 2000)。由于天然气水合物是一种重要的未来能源(Moridis et al., 2013)，同时在气候变化(Kennett et al.,2003)、全球碳循环(Dickens, 2003)和地质灾害(Feseker et al., 2008)中具有重要的作用，因此越来越引起石油公司和科学界的重视。天然气水合物是一种像冰的晶体化合物，气体分子包裹在由水分子通过氢键形成的笼中。天然气水合物是一种非化学计量化合物，由G-nH2O表示，其中G和n分别表示气体和水合指数。自然界中天然气水合物的三种主要类型有I型，II型和H型(Sloan, 2003)。水合物笼中的气体组分最终决定水合物的种类(Uchidaet al., 1999)。

笼占有率和水合物指数对于区分水合物类型具有重要意义，同时也是自然界水合物资源量计算的重要参数(Sloan and Koh, 2007)。笼占有率指气体分子占据水合物笼的数量的比值，一般用于区分水合物的类型。得到笼占有率后，可以进一步计算水合指数，即每个气体分子所对应的水分子数。假设水合物所有的笼都被气体分子占据，则sI型、sII型、sH型水合物的水合物指数分别为23/4、17/3和17/3 。对水合物的晶体结构测试分析目前主要使用激光拉曼技术和XRD等技术(Lu et al., 2011)，这些实验一般需在实验室应用精密的仪器进行。由于水合物在常温下会融化分解，因此自然界中获取的水合物样品一般保存于盛满液氮的液氮罐中，从而保证低温（-170℃），避免分解。该实验的样品通常为粉末，且对样品的颗粒大小有严格的要求，实验需要在低温下进行(Wei et al., 2018)，主要包括：（1）从液氮罐中拿出样品，使用锤子或其他钝器将样品粉碎；（2）将快装样品置于盛满液氮的玛瑙研钵中研磨，并将剩余样品放回液氮罐中；（3）使用镊子或小勺将符合粒度要求的水合物粉末挑出；（4）快速置于拉曼测试装置的冷台上（液氮吹气，保持低温），并开始试验。

然而目前的水合物取样和转移装置和方法存在严重的缺陷，（1）水合物微晶体结构的极易分解，这一方法存在多次水合物室温条件下的转移，尽管转移过程会时间尽可能短，然而必然造成水合物的分解；（2）水合物晶体测试实验要求的粉末量很少，因此整块样品研磨提取粉末的方法会造成实验样品的浪费；（3）捣碎式的方法通常粒度不可控。所以本实用新型将会针对三个问题给出一个采样设备设计，在避免水合物取样过程暴露于空气中的同时，调节采样粒度和获取的粉末量。因此本实用新型将具有全程液氮中采样，粒度可控及样品用量少等特点。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种可于液氮中进行水合物粉末采样；可控制磨粉取水合物样品的粒度；可控制数量，节省水合物样品的用于水合物晶体结构测试实验的取样和转移装置。