揭開月球的神秘面紗,离不開儀器儀表的帮助
5月26日晚上,超級月亮(liang)恰逢(feng)月全食,一轮紅色的(de)圆月點亮夏夜星(xing)空。如果没有月(yue)亮,對地球最直接的影響(xiang)就是潮汐(xi)現象的减弱。月亮與潮汐對地(di)球的影響(xiang)還不止於此,它們還是地球磁場的“守護者(zhe)”。如果没有月(yue)亮,地球磁場會(hui)大大减弱甚至消失,太阳風將“吹散”地球大(da)氣,高能辐射也將直扑(pu)地表(biao),生命將面臨滅顶之災。

古往今來,我國對月球的探索从(cong)未(wei)停止。國(guo)家天文臺已建成月球樣品實(shi)驗室,用來研究月壤,那麼想知道哪些科學儀(yi)器將(jiang)擔起分析月壤的重任吗?跟着小(xiao)编的(de)步伐來了解吧~
拉曼光谱儀——矿物鉴定小助手
對於地質樣品來說,每一種矿物都有特定的拉曼光谱,它們的(de)波(bo)峰很窄且不重叠,这樣就利於土壤或岩石樣品的矿物鉴定。通過測定岩石(shi)和土壤的拉曼(man)光谱,可以準確地鉴定(ding)其中的主要矿物(wu)、次要矿物及微量矿(kuang)物(wu),確定它們的組份比例。
月岩和月(yue)壤中的主要矿物(wu)為长石、輝石和橄榄石。这(zhe)些矿物的(de)拉曼光谱波峰狭窄且不重叠,適合於月岩和月壤的矿物組合分析。拉曼光谱儀可(ke)以探測岩石樣品中的长石矿物,結合(he)其所占的(de)比例,進而估算长石的組成含量,这是其(qi)他谱儀所不能做到的。该儀器還可以測試岩(yan)石和土壤中水的含量(liang)和各種含水矿物,这對尋找月球水资源起到了(le)關键的作用。激光拉曼光谱儀的特點(dian)是(shi)對樣品處理要求很低、不(bu)破坏樣品、不影響其他探測技術的測試結(jie)果。現代激光技術的发展(zhan),完全可(ke)以製造一個小形、轻量、低能耗的激光拉曼光谱儀,安裝在月球车(che)上(shang)開展月球表面岩石和土壤的勘探工作。
電感耦(ou)合等离(li)子體質谱儀——无损分析
由於月壤樣品获(huo)取困难,分析月壤(rang)首先考虑(lv)的是无损分析方法,例如利用顯微镜觀察(cha)月壤顆粒的表(biao)面形態特征,利(li)用光谱分析儀(yi)器、X射線分(fen)析儀器等(deng)對月壤中的矿物和化學組成進行定性和定量分析。此外還需要進行一些有损的(de)化學成分分析,此時需要考虑盡量以更(geng)少的樣品用量获得更多的有用信息。激光剥蚀電感耦(ou)合等(deng)离子體質谱技術、顯微激(ji)光拉曼光谱、納米离子探针技術等微量分析技術(shu)就是很好的選擇。
與傳統无機分(fen)析(xi)技術相比,ICP-MS技術提供了檢出限、最宽的可測浓(nong)度範围(wei),具有干扰最(zui)少(shao)、分析精密度高(gao)、分析速度快以及可進行多(duo)元素同時測(ce)定等分析特性。该技術在矿物研究方面(mian)的應用(yong)有:矿物稀土、稀散以及痕量、超痕量元素分析;铂族(zu)元素分析;溴、碘等非金屬元素的分(fen)析;同位素比值分(fen)析(xi);激光剥蚀固體微(wei)區分析等。
電子探针、掃描電镜
掃描電子顯微镜是(shi)用細聚焦(jiao)的高能電子束轰擊試樣表面,通過電子與試樣(yang)相(xiang)互作用產生的二次電子,背闪射電子信息(xi)可對月壤中矿物質(zhi)進行形貌觀察。
電子(zi)探针可以對試樣(yang)中微小區域(微米(mi)級(ji))的化(hua)學組(zu)成進行定性或定量分析。可以進行點、線掃描(得到層(ceng)成分分(fen)布信息)、面掃描分析(xi)(得到成(cheng)分面分布圖像(xiang))。還能全自動進行批量(预(yu)置(zhi)9999測試點)定量分析。由於電子探针技術具有(you)操(cao)作迅速簡便(相對复雜的化學分析(xi)方法而(er)言)、實驗結果(guo)的解释直截了(le)当、分析過程不(bu)损坏樣品、測量準確度较高(gao)等優點,故在冶金、地質、電子材料、生物、医學、考古以及其它领域中得(de)到(dao)日益廣泛地應用,是矿物測試分析和樣品成分分析(xi)的重(zhong)要工具。
結语
在太空探測领域(yu),中國已經實現了较低的成本投入(ru)與豐碩科研成果之間的有效平衡。作為后发國家,中國探月工程的总體投(tou)入(ru)並不庞大,但卻成功成為全球第三個實現月球软着陆的國家,这一成(cheng)績令人(ren)瞩目,充分展現了资源配置(zhi)的高效(xiao)性。 从(cong)國產儀器行業的(de)整體发展角度看,这一策略意味着(zhe)將國家的(de)科研投入和资源集中在几個具有技術基礎的大型儀器企業,重點(dian)培养其技(ji)術力量。通過(guo)扶持龍头企業突破關键核(he)心技術,逐步打破了长期(qi)以來進口儀器的垄断格局,為中小儀器企業(ye)创造了更多的生存(cun)发展空間,形成了良性的(de)產業生態(tai)。
资金投入是儀(yi)器研发的前提,资金投入(ru)越多的確越(yue)可能出現好成績,但並不代表资金不足就没有產出。國產儀器(qi)行業(ye)面臨的资金壓力很大,如何在这種情况下實(shi)現突(tu)破,是國家與整個行(xing)業都需要思考的問題。在探月工程中我們已(yi)經取得了成(cheng)功,在儀器行業我們(men)同樣(yang)也可以。



