[发明专利]在拟实月球环境下测量月壤颗粒相互作用力的系统及方法

权利要求书

1.在拟实月球环境下测量月壤颗粒相互作用力的系统，其特征在于：包括月球环境模拟系统和原子力显微镜，所述月球环境模拟系统包括密闭容器、充放气系统、升温系统和冷却系统，密闭容器连接有温度传感器和气压传感器；

所述原子力显微镜的升降样品盘和微悬臂置于所述密闭容器内，充放气系统用于调节密闭容器内的压力，升温系统和冷却系统用于调节密闭容器内的温度。

2.根据权利要求1所述的在拟实月球环境下测量月壤颗粒相互作用力的系统，其特征在于：所述充放气系统包括抽放气设备，抽放气设备通过气管与密闭容器连接。

3.根据权利要求1所述的在拟实月球环境下测量月壤颗粒相互作用力的系统，其特征在于：所述密闭容器连接有换热管道，冷却系统包括冷却介质供应源，冷却介质供应源与换热管道连接。

4.根据权利要求1、2或3所述的在拟实月球环境下测量月壤颗粒相互作用力的系统，其特征在于：所述升温系统包括热介质供应源，热介质供应源通过换热管道与密闭容器连接；或者升温系统为辐射升温系统。

5.根据权利要求1、2或3所述的在拟实月球环境下测量月壤颗粒相互作用力的系统，其特征在于：所述密闭容器为透明材质，或者密闭容器上设有可视窗。

6.根据权利要求1所述的在拟实月球环境下测量月壤颗粒相互作用力的系统，其特征在于：所述微悬臂表面有镀金涂层。

7.在拟实月球环境下测量月壤颗粒相互作用力的方法，其特征在于：使用了如权利要求1-6中任一项所述的系统，所述方法包括以下步骤：

S1，在微悬臂端部和升降样品盘上分别固定上月壤颗粒，并置于月球环境模拟系统的密闭容器内，调节密闭容器内的温度和气压；

S2，控制微悬臂端部上的月壤颗粒相对于升降样品盘上的月壤颗粒在垂直方向上做往复运动，从而得到颗粒间的相互作用力随距离变化的曲线。

8.根据权利要求7所述的在拟实月球环境下测量月壤颗粒相互作用力的方法，其特征在于：S1中，用环氧树脂硬胶将月壤颗粒与微悬臂、升降样品盘粘结固定。

9.根据权利要求7所述的在拟实月球环境下测量月壤颗粒相互作用力的方法，其特征在于：所述S2包括：

S2.1，采用峰值力轻敲模式，选择合适的载入速率，控制升降样品盘上的月壤颗粒不断地缓慢靠近微悬臂端部的月壤颗粒；当两者接近到一定距离后，控制升降样品盘上的月壤颗粒开始回退，缓慢离开探针尖端上的月壤颗粒；在此过程中产生的力学信号经信号处理系统处理得到想要的月壤颗粒间相互作用力大小与距离变化的曲线；

S2.2，重复步骤S2.1多次，得到相同载入速率的多条曲线；

S2.3，采用多个不同的载入速率，重复步骤S2.1-S2.2，得到多条月壤颗粒间相互作用力大小与距离变化的曲线；

S2.4，采用多组不同的密闭容器环境气压和温度，拟实月球环境，重复步骤S2.1-S2.3，得到多条月壤颗粒间相互作用力大小与距离变化的曲线；

S2.5，旋转微悬臂端部和升降样品盘上的月壤颗粒，改变两者相对的面的形状，重复步骤S2.1-S2.4，得到多条月壤颗粒间相互作用力大小与距离变化的曲线；

S2.6，采用多组不同的月壤颗粒，重复步骤S2.1-S2.5，得到多条月壤颗粒间相互作用力大小与距离变化的曲线。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的在拟实月球环境下测量月壤颗粒相互作用力的方法，其特征在于：还包括S3，分析计算所述曲线，得出在拟实月球环境下月球土壤颗粒间的相互作用力的大小。