喜迎登月 | 北測帶你走進月壤分析

11月24日，萬眾矚目的「嫦娥五號」一飛沖天，成功登月，12月17日凌晨嫦娥五號返回器2公斤左右的月球土壤樣品在內蒙古預定區域安全著陸，圓滿完成了我國首次地外天體採樣返回之旅。這不僅意味著中國航天技術取得巨大飛躍，而中國也將成為繼美國和蘇聯之後，全世界第三個從月球帶回月壤樣品的國家。

中國嫦娥帶回的月壤為何如此珍貴？為什麼所有國家都想要？氦-3又是什麼寶物？為何說會引發下一次工業革命？

人類如果想要走出太陽系，那必須先能夠在月亮上生存下去，這鐵定是將來航天航空發展的最基本目標，誰能搶先研究月球土壤，誰就能提前搶得先機。氦-3則是核聚變反應的最理想原材料，不會產生輻射。也許下一次工業革命，就隱藏在這些月壤裡。

從1969年到1972年，美國先後進行了7次載人登月，成功了6次，一共帶回了超過382千克的月球土壤。前蘇聯3次登月總計帶回約330克的月壤。嫦娥五號此次從月球帶回2千克的月壤，已經讓我國成為排名第二國家，珍貴的月亮「土特產」為我們了解月球，認識地月系統，提供非常寶貴的數據支持。

月球化學的研究技術手段有哪些？NTEK帶您了解月壤元素分析的常用技術手段：

快速無損定性分析——X射線螢光光譜儀

在不破壞材料的情況下，X射線照射在樣品表面，樣品中元素的內層電子向外躍遷，被激發電子返回基態的時候，放射出次級X射線（螢光），不同元素的特徵X射線具有不同的能量或波長，根據不同的特徵X射線實現對材料的元素分析。在月壤分析中，可以在不破壞月壤樣品的情況下對元素進行定性和半定量分析，是月壤元素分析必不可少的設備。

微痕量元素的定量分析——ICP-OES

材料產品經過硝酸、鹽酸等強酸的消解，成為水溶液後，在最高10000K溫度的等離子體中原子化、離子化，檢測元素髮射的特徵譜線，對元素進行定性、定量檢測，實現微量和痕量級分析。通過XRF對月壤元素進行定性分析後，可以通過ICP-OES對月壤中微量元素進行定量分析，確認月壤中元素的精確含量。

探究月壤的晶體結構——X射線衍射儀（XRD）

XRF、ICP-OES等儀器可以分析出材料的元素組成，但是無法對材料中元素的存在狀態和化合物信息進行分析。X射線衍射儀可實現材料相的定性、定量和晶粒尺寸等物理量的分析測定。將材料成分中化合物含量、結構等一一分析出來。通過X射線衍射儀可對月壤中礦物種類、含量和晶體結果完整的呈現給您。

月壤材料化合物的含量分析——GC-MS儀器

氣相色譜具有極強的分離能力，質譜對未知化合物具有獨特的鑑定能力，且靈敏度極高。通過氣相色譜-質譜聯用儀對材料中的有機物進行定性和定量分析，確定材料中有機物的含量，幫助材料主成分的定量。通過GC-MS分析，可以檢測月壤中部分化合物的含量，助力全面解析月壤成分。

探究分析月壤材料的顯微結構——SEM/EDS儀器

掃描電子顯微鏡/X-射線能譜儀（ SEM/EDS ） SEM是用細聚焦的高能電子束轟擊試樣表面，通過電子與試樣相互作用產生的二次電子，背閃射電子信息可對月壤中礦物質進行形貌觀察。

EDS通過測量電子與試樣相互作用所產生的特徵X射線，根據被激發的X射線光子的能量對月壤中物質進行元素定性分析，並根據X射線強度進行元素定量分析。

探究月壤材料的分子結構——FTIR儀器

FTIR一般指傅立葉變換紅外吸收光譜儀，其原理是物質分子中的基團吸收紅外光，產生特徵紅外吸收譜帶，通過這些特徵紅外吸收譜帶進行可對月壤中物質進行分子結構和化學組成定性分析。

月壤材料的熱穩定性分析——熱重分析儀（TGA）

TGA法是測量樣品質量隨溫度或時間的變化關係。通過分析熱重曲線，我們可以知道月壤中可能產生的中間產物的組成、熱穩定性、熱分解情況及生成的產物與質量相聯繫的信息。

可表徵月壤中物質由於分解、氧化、脫附等引起的失重或增重現象。關注的參數主要有分解起始溫度、終止溫度和一階微分溫度的變化，各階段降解量和殘餘量的變化。

探究月壤的熱力學性能——差示掃描量熱儀（DSC）

DSC是研究在溫度程序控制下物質隨溫度的變化其物理量的變化，即通過程序控制溫度的變化，在溫度變化的同時，測量試樣和參比物的功率差與溫度的關係。此法可以用來研究月壤中物質的分子結構、聚集態結構。並可針對月壤中單一物質進行分析其熔點，結晶度，玻璃化轉變溫度，氧化誘導時間，比熱容，純度等。

月球的探索只是我們邁出去的一步，人類將走的更遠。月壤分析研究當然不局限於以上分析儀器，從嫦娥升空奔月、落地勘探、月壤採集到返回地球，全過程使用了許多科學儀器，幫助人類了解、探索月球及太空中隱藏著無限的奧秘。