[发明专利]一种低沸点样品轻气炮加载试验的制备系统及使用方法

说明书

本发明涉及冲击压缩技术领域，具体涉及一种低沸点轻气炮加载试验样品的制备系统及使用方法，包括靶装置、冷却机构和制样机构，所述靶装置包括样品室和冷却室，所述样品室设置在冷却室内，或冷却室环绕样品室设置，样品室侧壁上设置有传感器单元，所述传感器单元用于检测样品室内温度和压力，所述冷却机构包括冷却液罐、冷却进液管和冷却出液管；所述制样机构包括样品储气罐、注样管、真空泵和连接管。本发明可以根据实验的温度需求，在极短时间内将靶装置样品室内的样品温度降低至零下上百度，实现短时间内快速制备出纯净稳定的液氮、液氢等样品，对促进液氮、液氢等低沸点样品的高压研究具有重要意义。

技术领域

本发明涉及冲击压缩技术领域，具体涉及一种低沸点轻气炮加载试验样品的制备系统及使用方法。

背景技术

高压科学与技术是一门正处在加速发展阶段的新兴学科。宇宙中的绝大部分凝聚态物质均处在高压状态下。在超高压极端条件下，凝聚态物质中的原子/分子距离将缩短，相互作用显著增强，原子内层电子可参与成键，原有的结构会被破坏，导致结构相变、物性变化(改变电磁相互作用状态)及核子间的强相互作用(核反应)，合成新材料，甚至出现新的物理现象。因此，物质在超高压等极端条件下的行为研究被视为未来最有可能取得重大科学突破的研究领域，可广泛应用于国防、新能源、新材料、地学、行星科学、化学、凝聚态物理、生物医学等领域。其中应用于材料领域最经典的例子为人造金刚石、立氮化硼等超硬材料的高温高压合成。

液氮的用途非常广泛，在工业生产中，通常用压缩液体空气分馏的方法获得液氮，可以用于作为深度制冷剂，由于其化学惰性，可以直接和生物组织接触，立即冷冻而不会破坏生物活性，因此可以用于:迅速冷冻和运输食品，或制作冰品；进行低温物理学的研究；在科学教育中演示低温状态。在常温下柔软的物体在液氮中浸泡一下，就会脆如玻璃；提供高温超导体显示超导性所需的温度等等，液氢与液氧组成的双组元低温液体推进剂的能量极高，已广泛用于发射通讯卫星、宇宙飞船和航天飞机等运载火箭中。液氢还能与液氟组成高能推进剂。另外，液氢还可用作新能源汽车的燃料，正极端条件下氮的弹性和热力学性质对于物理学、化学、地球物理、天体物理以及材料物理等科学领域都具有非常重要的意义。目前在国内外，液氮液氢的高压研究都是一个非常热门的话题，对于动高压领域来说，如何在靶内制备出纯净的稳定的液氮液氢是一个难题，现有的技术文献中鲜有涉及。

为此，本发明提供一种结构简单，使用便捷，一种基于轻气炮下的制备高纯度低沸点样品的制备系统及使用方法，不仅可以快速有效在靶内制备液氮、液氢等样品，其他由气体低温液化而来的样品都可以进行制备进行轻气炮加载试验。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低沸点轻气炮加载试验样品的制备系统及使用方法，可以根据实验的温度需求，在极短时间内将靶装置样品室内的样品温度降低至零下上百度，同时将靶装置的主体结构采用金属材料制成，保证了靶装置能够在液氮环境的低温下、以及数兆帕撞击压力下发生的形变可控，保证靶装置在低温实验过程中的密封性和稳定性，实现短时间内快速制备出纯净稳定的液氮、液氢等样品，对促进液氮、液氢等低沸点样品的高压研究具有重要意义。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种低沸点轻气炮加载试验样品的制备系统，包括靶装置、冷却机构和制样机构，所述靶装置包括样品室和冷却室，所述样品室设置在冷却室内，或冷却室环绕样品室设置，在样品室侧壁上设置有传感器单元，所述传感器单元用于检测样品室内温度和压力，所述冷却机构包括冷却液罐、冷却进液管和冷却出液管，所述冷却出液管与冷却室连通，所述冷却进液管的一端与冷却液罐连通，冷却进液管的另一端与冷却室连通；所述制样机构包括样品储气罐、注样管、真空泵和连接管，所述注样管的一端与样品储气罐连通，注样管的另一端通过连接管与样品室连通，所述真空泵通过真空管与注样管的中部连通，注样管上还设置有第一控制阀，真空管与注样管的连接端设置在连接管和第一控制阀之间。