[实用新型]一种基于小角散射研究煤样纳米孔隙结构的装置

说明书

本实用新型的目的在于提出一种基于小角散射研究煤样纳米孔隙结构的装置，支架固定安装在底座正中心位置，柱型腔与支架通过转轴连接，转轴固定安装于柱型腔正中心位置，Kapton膜紧密贴合在柱型腔前后两侧，控制中心与数控箱连接，数控箱与转轴连接并固定安装于支架一端外侧，将样品放置于微型样品台中，X射线照射样品，获得一次实验数据，接着控制中心发出指令至数控箱，通过转轴的转动控制样品仓进行顺时针转动60度，X射线再次照射样品，获得一次实验数据，最终可获得一组共六个实验数据，即首先在样品仓内放置好样品，X射线照射样品获得一个实验数据，数控系统控制样品仓的转动，X射线穿过不同样品从而获得不同煤样的纳米孔隙结构。

技术领域

本实用新型涉及多孔介质纳米孔隙结构领域，尤其涉及一种基于小角散射研究煤样纳米孔隙结构的装置。

背景技术

我国拥有丰富的煤炭资源，煤层中蕴含有丰富的煤层气，开发利用煤层气资源对我国的能源安全问题具有重要意义。煤层气俗称瓦斯，主要以游离瓦斯和吸附瓦斯(80％～90％)两种形式赋存于煤层中。煤是一种具有复杂微观结构特征的多孔介质，具有双重孔隙系统(孔隙-裂隙)，具有较大的内表面积(可达10～40m²/g)，煤中内部孔隙的存在关系到煤吸附、解吸气体的物理性能。煤层甲烷受分子力的作用可被吸附于煤岩孔隙表面，因而煤层具有很强的吸附能力，可以吸附大量的煤层气。煤中不同大小的孔径分布特征、孔形状及其连通性等，直接决定了煤中瓦斯(煤层气)的含量及其在煤层中的流动性，进而影响煤层中的瓦斯抽采。现有研究表明：煤中微孔发育程度决定了煤的吸附能力，且吸附最有效的吸附孔隙是纳米(100nm以下)。因此煤的纳米孔隙结构直接影响煤对CH₄、CO₂等气体的吸附特性，进而影响煤层气含量和瓦斯抽采。因此研究煤的纳米孔隙结构特征对于煤层气开采、瓦斯抽采及CO₂封存等具有重要指导意义。

目前用于表征微观孔隙结构的方法主要有两大类，分别是流体侵入法和光电射线观测法，而同步辐射小角X射线散射作为光电射线观测法的一种，是研究煤微观孔隙结构的一种无损检测手段，能够完成对煤中“开孔”和“闭孔”孔隙特征、孔径分布特征以及比表面积的无损观测，其研究煤的微观孔隙结构尺度大小为1～100nm。

目前，北京同步辐射小角X射线实验站在静态测量样品纳米孔隙结构时，所采用的样品仓为单个片状，一次只能测得一个样品。小角X射线实验站机时十分宝贵，一般实验用户需大量测样，而测样时需要来回更换样品，严重浪费机时。基于上述现状，因此迫切需要研发一种能够一次测得多组实验样品的装置来研究固态多孔介质纳米孔隙结构。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种基于小角散射研究煤样纳米孔隙结构的装置，并可一次测得多组实验样品。

其中，载物台包括支架、底座，支架固定安装在底座正中心位置，样品仓包括柱型腔、Kapton膜，柱型腔与支架通过转轴连接，转轴固定安装于柱型腔正中心位置，Kapton膜紧密贴合在柱型腔前后两侧，数控系统包括数控箱、控制中心，控制中心与数控箱连接，数控箱与转轴连接并固定安装于支架一端外侧，首先将六个样品均放置于六个微型样品台中，X射线穿过前侧Kapton膜照射至微型样品台中最上方样品再穿过后侧Kapton膜，投射到后端探测器上，从而获得一次实验数据，接着控制中心发出指令至数控箱，通过转轴的转动控制样品仓进行顺时针转动60度，X射线再次穿过前侧Kapton膜照射至微型样品台中最上方样品再穿过后侧Kapton膜，投射到后端探测器上，再次获得一次实验数据，重复上述步骤，最终可获得一组共六个实验数据。为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种基于小角散射研究煤样纳米孔隙结构的装置，包括：