專利名稱：用于文物保護(hù)研究的環(huán)境模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境模擬設(shè)備制造領(lǐng)域，具體涉及一種用于文物保護(hù)研究的環(huán)境模擬裝置，即用于模擬文物從埋藏到出土及保存中多因素環(huán)境及環(huán)境突變的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。
背景技術(shù)：
中國具有五千年的輝煌文明史，由于民族的信仰以及自然的原因，許多珍貴的史料以及前人的遺跡遺物都長眠于地下，也有許多文物古跡經(jīng)歷了幾千年的坎坷歷程以及無數(shù)次的天災(zāi)人禍之后岌岌可危地依展現(xiàn)在我們的視線中，豐富著現(xiàn)代人的生活，成為社會(huì)精神文化生活不可或缺的一部分。具不完全統(tǒng)計(jì)，全國現(xiàn)有的兩千多處重點(diǎn)文物保護(hù)單位及二十幾處世界文化遺產(chǎn)，遍布全國各省、直轄市及自治區(qū)，文物數(shù)量不可數(shù)。近年來，隨著國家物質(zhì)財(cái)富的富裕， 人民物質(zhì)生活的改善，文化生活也日趨豐富多彩，帶動(dòng)了旅游業(yè)的迅猛發(fā)展，但是隨之而來的是文化遺產(chǎn)的生存狀況持續(xù)惡化，同時(shí)隨著國家城市化進(jìn)程的加快，大規(guī)模的土木建設(shè)工程，以及不法分子的盜掘，科研探索性發(fā)掘等，使原本保存良好的埋藏文物的穩(wěn)定環(huán)境發(fā)生突變，例如馬王堆漢墓科學(xué)發(fā)掘，清東陵的盜掘，明十三陵中定陵的考古發(fā)掘等，致使許多精美的文物光彩不在，搶救性保護(hù)任務(wù)繁重。當(dāng)然這其中也有一些保護(hù)的成功案例，如馬王堆漢墓絲織品的保護(hù)。近年來國家文物局組織了一些大型的研究課題，加強(qiáng)對文化遺產(chǎn)保護(hù)工作的支持力度，資金投入年年遞增。文物是不可再生的，也是不容許破壞的，她不僅具有無可替代的歷史價(jià)值，精湛的傳統(tǒng)文化藝術(shù)價(jià)值，而且也蘊(yùn)涵著一定的古代科學(xué)技術(shù)價(jià)值。所以對于文化遺產(chǎn)的研究也有別與一般的自然科學(xué)研究，而對于文物在漫長歲月中的變化機(jī)理以及影響因素的研究，環(huán)境模擬是一種較為科學(xué)，也是較為常用的科研方法。環(huán)境模擬是一門新興的學(xué)科，目前主要用于產(chǎn)品(例如一些電子產(chǎn)品)的測試以及進(jìn)行虛擬試驗(yàn)技術(shù)的研究和應(yīng)用。例如，CN102129806A公開一種大氣環(huán)境模擬裝置用于激光大氣傳輸物理問題的研究；CN202305240U公開一種風(fēng)沙環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)臺，對鐵路客車生產(chǎn)中各相關(guān)部件、設(shè)備、裝置進(jìn)行耐沙漠氣候環(huán)境虛擬測試。然而針對文物這種特殊對象的環(huán)境模擬微型實(shí)驗(yàn)室還是鮮有報(bào)道，而目前環(huán)境模擬的應(yīng)用也多為一些單因素或者是兩個(gè)因素的環(huán)境模擬箱，而文物從埋藏環(huán)境到暴露于發(fā)掘現(xiàn)場的環(huán)境再到保存環(huán)境涉及多個(gè)環(huán)境因素，而且往往會(huì)涉及由復(fù)雜的多因素耦合作用下的環(huán)境突變過程。所以對于這樣的文物環(huán)境模擬微型實(shí)驗(yàn)室的制備是文?？萍脊ぷ髡呒毙杞鉀Q的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于立足于文?？萍夹袠I(yè)，克服現(xiàn)有環(huán)境模擬箱的缺點(diǎn)，提供一種微型環(huán)境模擬室，以適應(yīng)不同類型、不同尺寸文物，并可以同時(shí)滿足實(shí)現(xiàn)多種文物環(huán)境以及多種因素耦合作用下的涉及文物埋藏、發(fā)掘、保存系列變化環(huán)境，或者是其中的一種穩(wěn)定狀態(tài)環(huán)境，從而真實(shí)地再現(xiàn)文物實(shí)際所處狀態(tài)，模擬出土文物的環(huán)境突變，以及測試在突變的瞬間文物本體發(fā)生的變化，研究文物在環(huán)境突變下的損毀機(jī)理。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種用于文物保護(hù)研究的環(huán)境模擬裝置，包括包括第一環(huán)境模擬室和第二環(huán)境模擬室的至少兩個(gè)環(huán)境模擬室，所述至少兩個(gè)環(huán)境模擬室用于模擬多種環(huán)境條件，其中所述第一環(huán)境模擬室用于模擬第一環(huán)境，所述第二環(huán)境模擬室用于模擬不同于第一環(huán)境的第二環(huán)境；連接在所述至少兩個(gè)環(huán)境模擬室之間的可提供真空環(huán)境的至少一個(gè)樣品室，所述至少一個(gè)樣品室包括第一密封門、第二密封門和第三密封門，其中通過所述第一密封門放入承載樣品的樣品臺；所述第二密封門和第三密封門分別用于切斷和開啟所述樣品室與所述至少兩個(gè)環(huán)境模擬室之間的連通。本發(fā)明提供的環(huán)境模擬裝置包括第一環(huán)境模擬室和第二環(huán)境模擬室的至少兩個(gè)環(huán)境模擬室，利用通過樣品室連接的至少兩個(gè)環(huán)境模擬室，可以提供迥然不同的兩種環(huán)境，可以很好地模擬文物所處的環(huán)境突變情況，例如第一環(huán)境可模擬文物埋藏的環(huán)境，第二環(huán)境可以模擬出土環(huán)境，將樣品置于模擬文物埋藏的環(huán)境的第一環(huán)境后，通過樣品室可以迅 速將樣品轉(zhuǎn)移至模擬出土環(huán)境的第二環(huán)境，從而模擬真實(shí)的環(huán)境突變。又，在本發(fā)明的環(huán)境模擬裝置中，更換環(huán)境時(shí)，不需要重新取出樣品，而且在樣品室和環(huán)境模擬室之間設(shè)置密封門，因此，可最大程度避開外界干擾，全自動(dòng)實(shí)現(xiàn)環(huán)境模擬，在線分析測試，可以最大可能地實(shí)現(xiàn)文物環(huán)境的突變模擬，利于實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)與實(shí)際結(jié)合，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果及時(shí)應(yīng)用于實(shí)際文物保護(hù)作業(yè)中。較佳地，所述至少兩個(gè)環(huán)境模擬室設(shè)置有在水平方向上向所述第二密封門或第三密封門延伸的第一滑軌；所述至少一個(gè)樣品室設(shè)置有從所述第一滑軌連續(xù)延伸的第二滑軌以及向所述第一密封門延伸的第三滑軌，所述樣品臺的底面設(shè)置有匹配所述第一滑軌和第二滑軌的第一軌道槽以及匹配所述第三滑軌的第二軌道槽。根據(jù)這樣的配置，樣品室滑軌和環(huán)境模擬室的滑軌連續(xù)設(shè)置，樣品臺利用其底面設(shè)置的與該滑軌匹配的軌道槽可以無障礙地在樣品室和環(huán)境模擬室之間移動(dòng)。更佳地，所述滑軌是步進(jìn)式滑軌。這樣，可以實(shí)現(xiàn)樣品臺移動(dòng)的自動(dòng)化以及提高移動(dòng)的穩(wěn)定性和精準(zhǔn)度。較佳地，所述樣品臺配置為可提供真空環(huán)境并包括樣品臺密封門。這樣可以進(jìn)一步減少外界對環(huán)境模擬的影響因素。更佳地，所述密封門為設(shè)置在樣品臺頂部的推拉式密封門。較佳地，所述環(huán)境模擬室包括模擬多個(gè)環(huán)境因素的多個(gè)環(huán)境因素模擬單元，包括溫度模擬單元、光照模擬單元、真空度及氣體組成模擬單元、煙霧模擬單元以及濕度模擬單元。在本發(fā)明中，可選擇上述多個(gè)環(huán)境因素模擬單元中的一個(gè)或任意多個(gè)來模擬環(huán)境，既可用于判斷某個(gè)特定因素對文物的影響，又可實(shí)現(xiàn)用于文物保護(hù)研究的環(huán)境模擬所需的多因素耦合作用。較佳地，所述環(huán)境模擬室具有包括內(nèi)外兩層的套裝式結(jié)構(gòu)，其中內(nèi)部作為環(huán)境模擬空間、在兩層之間的空腔配置所述多個(gè)環(huán)境因素模擬單元。根據(jù)該配置，本發(fā)明的環(huán)境模擬裝置結(jié)構(gòu)緊湊，布置合理。較佳地，在所述環(huán)境模擬室內(nèi)配置有用于承載并移動(dòng)所述樣品臺的移動(dòng)單元，包括可升降的垂直移動(dòng)臺，和位于垂直移動(dòng)臺上可左右移動(dòng)的水平移動(dòng)臺。根據(jù)該配置，可利用可升降的垂直移動(dòng)臺使承載有樣品的樣品臺在環(huán)境模擬室中上下移動(dòng)，又利用可左右移動(dòng)的水平移動(dòng)臺可使承載有樣品的樣品臺在環(huán)境模擬室中左右移動(dòng)，這樣在環(huán)境模擬室內(nèi)可以方便地將樣品臺置于任意所需位置上。較佳地，所述環(huán)境模擬室還配置有可視窗。優(yōu)選地，所述可視窗為由耐壓、耐酸、熱穩(wěn)定性高的鋁硅系玻璃制成的玻璃窗。通過可視窗，可直觀地觀察在環(huán)境模擬室中的樣品。較佳地，所述環(huán)境模擬室還配置有用于取樣和/或檢修的密封門，優(yōu)選為機(jī)械與氣密聯(lián)合制動(dòng)式門。較佳地，所述環(huán)境模擬室還配置有密封接口，包括連接測試裝置的測試儀器密封接口和連接樣品室的樣品室密封接口 。優(yōu)選地，所述密封接口為彈簧緊壓單端面外裝式靜止機(jī)械密封裝置，既可氣密封也可機(jī)械法蘭密封。較佳地，所述環(huán)境模擬室的底部設(shè)置有履帶式滑軌。這樣，方便移動(dòng)環(huán)境模擬室。采用本發(fā)明，可以根據(jù)不同的埋藏、發(fā)掘、保存實(shí)際情況提供模擬環(huán)境，采用現(xiàn)代傳輸以及鏈接科技在完全密封的空間模擬文物從埋藏到發(fā)掘到保存的完整系列實(shí)驗(yàn)，而且可以根據(jù)文物的類型、形狀以及實(shí)驗(yàn)需要的結(jié)果，設(shè)計(jì)出具體實(shí)驗(yàn)所需的樣品室以及配置所需測試分析裝置。因此，本發(fā)明的有益效果在于其一是可以最大可能地再現(xiàn)文物環(huán)境的突變與文物生存的現(xiàn)實(shí)環(huán)境，利于實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)與實(shí)際相結(jié)合，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果及時(shí)應(yīng)用于實(shí)際文物保護(hù)作業(yè)中；其二是避免了一個(gè)箱體一次只可做一個(gè)環(huán)境模擬，而無法準(zhǔn)確模擬突變環(huán)境，并且需要每次取出樣品而帶來的實(shí)驗(yàn)誤差；其三是不僅可以實(shí)現(xiàn)多因素耦合作用下的環(huán)境模擬的需要，也可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)箱體多種單因素環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)研究，利于多種實(shí)驗(yàn)要求及降低儀器成本；其四是獨(dú)立樣品室的設(shè)計(jì)可以滿足不同的實(shí)驗(yàn)以及文物種類、實(shí)驗(yàn)樣品形狀的要求，也可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)者自己的需求設(shè)計(jì)樣品室，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍，也利于結(jié)合不同的實(shí)際靈活設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；其五是操作靈活，耐高壓，耐腐蝕，熱振穩(wěn)定性強(qiáng)，透明可視，并通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)模擬和在線分析。
圖I是根據(jù)本發(fā)明的文物環(huán)境模擬裝置的外形結(jié)構(gòu)示意 圖2是圖I中的環(huán)境模擬室的立體結(jié)構(gòu)半剖面示意 圖3是圖I中的樣品室的立體結(jié)構(gòu)示意 圖4是樣品臺的立體結(jié)構(gòu)及半剖面示意 圖5是圖2所示的環(huán)境模擬室中的光照系統(tǒng)立體結(jié)構(gòu)示意 圖6是自動(dòng)控制系統(tǒng)示意圖。
l_a、1-b、1-c、I環(huán)境I旲擬室；
2-a、2_b、2 樣品室；
3樣品臺；
4_a、4_b、4履帶式滑軌；
5檢修密封門(取樣密封門)；
6溫度模擬單元；
7濕度模擬單元；
8真空度及氣體組成模擬單元；
9煙霧模擬單元；10光源；
11濾光片；
12煙霧灌入口 ；
13高靈敏度制冷裝置；
14樣品臺制動(dòng)單元；
15可視窗；
16測試儀器接口 ；
17樣品室接口 ；
18、23步進(jìn)式滑軌；
19垂直移動(dòng)臺；
20水平移動(dòng)臺；
21高靈敏度加熱裝置；
22樣品室密封門(第一密封門)；
24密封橡膠圈；
25馬達(dá)制動(dòng)單元；
26,30真空度調(diào)節(jié)單元；
27,28樣品室密封門(第二、三密封門)；
29樣品臺密封門；
31制動(dòng)單元；
32、33軌道槽。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及下述具體實(shí)施方式
進(jìn)一步說明本發(fā)明，應(yīng)理解，下述實(shí)施方式和/或附圖僅用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。參見圖1，其示出根據(jù)本發(fā)明的文物環(huán)境模擬裝置的外形結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，為了模擬文物不同的埋藏、發(fā)掘、保存等環(huán)境條件，該環(huán)境模擬裝置由可模擬不同的環(huán)境狀態(tài)的環(huán)境模擬室l-a、l-b、l_c，以及連接在環(huán)境模擬室l-a、l_b之間和l_b、l_c之間的樣品室2-a、2_b構(gòu)成。雖然在該圖中示出三個(gè)環(huán)境模擬室和兩個(gè)樣品室，但應(yīng)理解，環(huán)境模擬室的個(gè)數(shù)不限于如圖所示的三個(gè)，還可以視實(shí)驗(yàn)需要設(shè)置為兩個(gè)或者三個(gè)以上，樣品室的個(gè)數(shù)也不限于如圖所示的兩個(gè)，還可以根據(jù)環(huán)境模擬室的個(gè)數(shù)設(shè)置為一個(gè)或者兩個(gè)以上。環(huán)境模擬室l-a、l-b、l_c的底部可設(shè)置履帶式滑軌4-a、4_b，應(yīng)理解履帶式滑軌不是必需的，可以不采用履帶式滑軌，或者采用其它的移動(dòng)手段，例如設(shè)置滑輪。采用該環(huán)境模擬裝置，既可以通過一個(gè)環(huán)境模擬箱例如l_a模擬文物埋藏或者是保存狀態(tài)下的單一環(huán)境及多個(gè)環(huán)境，也可以通過多個(gè)環(huán)境模擬箱例如l-a、l-b、l_c等模擬文物發(fā)掘過程中的多個(gè)環(huán)境及突變環(huán)境。本發(fā)明的環(huán)境模擬裝置還可以包括與環(huán)境模擬室連接的多種測試控制設(shè)備(未圖示)，例如包括安裝在室壁一側(cè)或是兩側(cè)的可成像光學(xué)顯微鏡，快速攝影裝置，以及其他的結(jié)構(gòu)與組成測試分析裝置，以方便地實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)在線測試控制過程。圖2示出圖I中的單個(gè)環(huán)境模擬室I的外觀以及剖面結(jié)構(gòu)，如圖所示，環(huán)境模擬室I具有包括內(nèi)外兩層的套裝式結(jié)構(gòu)，其底部可以配置有履帶式滑軌4，內(nèi)部為可容納樣品臺的環(huán)境模擬空間，而在內(nèi)外兩層之間可設(shè)置各種模擬控制單元，箱體的外部可設(shè)置操控模擬控制單元的操作單元、包括但不限于各種按鈕和操作桿等。環(huán)境模擬室I的整體外殼設(shè)計(jì)為方形，大小根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)需要而定。參見圖2，其示例性地示出一些常用的模擬控制單元，例如溫度模擬單元6、濕度模擬單元7、真空度及氣體組成模擬單元8、煙霧模擬單元9。應(yīng)理解，還可以包括其他模擬控制單元，例如參見圖5，其示例性示出由光源10和濾光片11組成的光照模擬單元。溫度模擬單元6可以包括高靈敏度制冷裝置13、高靈敏度加熱裝置21、溫度感應(yīng)器(未圖示)和傳感器(未圖示)等，其中在圖2示出的示例中，高靈敏度制冷裝置13位于箱體的上部，而高靈敏度加熱裝置21則位于箱體的下部，但應(yīng)理解，其設(shè)定位置不限于此。溫度模擬單元可以連接至溫度檢測控制儀(未圖示)以用于檢測模擬環(huán)境的溫度。濕度模擬單元7可以包括增濕設(shè)備(未圖示)例如一端連接模擬室另一端連接液體 的設(shè)備、除濕設(shè)備(未圖示)例如一端連接模擬室另一端連接干燥單元的設(shè)備等。濕度模擬單元7可與水霧及濕度檢測控制儀(未圖示)相連以用于檢測模擬環(huán)境的空氣濕度。真空度及氣體組成模擬單元8可以包括抽真空設(shè)備(例如真空泵)、加氣設(shè)備等用于改變環(huán)境的真空度或氣體組成，真空度及氣體組成模擬單元8可連接至真空度檢測儀(未圖示)和氣體組成檢測儀(未圖示)以用于檢測模擬環(huán)境的真空度和氣體組成。煙霧模擬單元9包括煙氣發(fā)生器、霧氣發(fā)生器、煙霧感應(yīng)器、煙霧輸送管路、以及煙霧灌入口 12等組成。文物模擬時(shí)采用的生成煙氣及霧氣的材料應(yīng)與文物的實(shí)際生存狀態(tài)相符，可以采用柴火，煤炭，香火等等。該煙霧模擬單元9可與煙霧及二氧化碳濃度監(jiān)測控制儀(未圖示)和風(fēng)速檢測控制儀(未圖示)相連以用于檢測監(jiān)控模擬環(huán)境中煙霧及二氧化碳濃度。上述各種模擬控制單元可獨(dú)立地設(shè)置有信號反饋裝置，以用于反饋信號，修正模擬。又參見圖2，其配置有供承載樣品的樣品臺進(jìn)出的樣品室接口 17、供樣品臺滑動(dòng)的步進(jìn)式滑軌18、用于承載并移動(dòng)樣品臺的移動(dòng)單元。該移動(dòng)單元包括樣品垂直移動(dòng)臺19和位于垂直移動(dòng)臺19上的樣品水平移動(dòng)臺20。該移動(dòng)單元可由樣品臺制動(dòng)單元14進(jìn)行制動(dòng)。環(huán)境模擬室I還包括設(shè)置在箱體外側(cè)的根據(jù)實(shí)際需要預(yù)留的測試儀器接口 16和與之連接的上述各種測試控制儀器(未圖示)、用于取樣以及檢修密封門5，以及可視窗15。密封門5可為機(jī)械與氣密聯(lián)合制動(dòng)式密封門?？梢暣?5可為由耐壓、耐酸、熱穩(wěn)定性高的鋁硅系玻璃之城的可視玻璃窗。應(yīng)理解，上述各種接口可以預(yù)留多個(gè)，均設(shè)置為可氣密封也可機(jī)械法蘭密封，例如采用彈簧緊壓單端面外裝式靜止機(jī)械密封裝置。樣品臺至少預(yù)備I個(gè)，也可預(yù)備若干個(gè)，所有樣品室的結(jié)構(gòu)、功能以及內(nèi)部設(shè)置均可由實(shí)際情況實(shí)行多樣化自行設(shè)計(jì)。圖3不出圖I中的樣品室2的立體結(jié)構(gòu)不意圖，如圖所不，樣品室2設(shè)直供樣品臺進(jìn)出的第一密封門22、從該密封門22延伸設(shè)置的滑軌(未示出)，供樣品臺滑動(dòng)并與滑軌18對接的滑軌23，與樣品室接口 17相接的密封橡膠圈24、提供真空環(huán)境的真空度調(diào)節(jié)單元
26、用于切斷和開啟樣品室2與相鄰的環(huán)境模擬室之間的連通的第二密封門27和第三密封門28。樣品臺的移動(dòng)以及第二、三密封門27、28的開關(guān)可由馬達(dá)制動(dòng)系統(tǒng)25控制。樣品室2可設(shè)計(jì)為方形或圓形，其結(jié)構(gòu)、功能以及內(nèi)部設(shè)置均可由實(shí)際情況實(shí)行多樣化自行設(shè)計(jì)。圖4示出用于承載樣品的樣品臺的立體結(jié)構(gòu)及半剖面示意圖，如圖所示，樣品臺3包括設(shè)置在頂部供樣品進(jìn)出并在樣品臺置于環(huán)境模擬室I時(shí)用于使樣品暴露或封閉的推拉密封門29，用于提供真空環(huán)境的真空度調(diào)節(jié)單元30、控制密封門29開關(guān)的制動(dòng)系統(tǒng)31、以及設(shè)置在底面的使樣品臺進(jìn)入至樣品室的軌道槽33以及與滑軌18和滑軌23相匹配的軌道槽32。樣品臺可設(shè)計(jì)為頂蓋為半圓形且能自動(dòng)伸縮的密封艙，數(shù)個(gè)微型LED照明燈。樣品臺至少預(yù)備I個(gè)，也可預(yù)備若干個(gè)。
上述所有的密封門均設(shè)有橡膠密封條24。本發(fā)明的環(huán)境模擬裝置可模擬單一因素影響的環(huán)境、多因素共同作用的單一環(huán)境以及環(huán)境突變狀況。以下將結(jié)合上述結(jié)構(gòu)分述單一環(huán)境因素，多個(gè)環(huán)境因素以及多個(gè)環(huán)境因素耦合作用下的數(shù)個(gè)狀態(tài)環(huán)境突變的模擬。
[單一環(huán)境因素及多環(huán)境因素模擬]將樣品放入樣品臺3并經(jīng)由樣品室17進(jìn)入如圖I所示的環(huán)境模擬室I中后，采用機(jī)械密封式法蘭將樣品室接口 17密封，環(huán)境模擬室I即可作為一個(gè)獨(dú)立的環(huán)境模擬室，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要在測試儀器接口 16處安裝測試設(shè)備，單獨(dú)操作溫度模擬單元6、煙霧模擬單元9、濕度模擬單元7、真空度及氣體組成模擬單元8、光照模擬單元中的任意一個(gè)指標(biāo)控制，即可作為一種普通的環(huán)境模擬試驗(yàn)箱，實(shí)現(xiàn)例如恒溫恒濕箱，凍融模擬箱，氙燈老化試驗(yàn)箱，紫外老化模擬試驗(yàn)箱，煙霧模擬試驗(yàn)箱，空氣污染試驗(yàn)箱等的功能。同時(shí)操作上述數(shù)個(gè)系統(tǒng)控制即可實(shí)現(xiàn)多因素變量環(huán)境的耦合模擬。溫度模擬單元6可包括溫度感應(yīng)器、傳感器、高靈敏度加熱裝置21以及高靈敏度制冷裝置13。單獨(dú)調(diào)控溫度模擬單元6即可實(shí)現(xiàn)單一溫度模擬。光照模擬單元可采用低壓汞燈、高壓汞燈、超高壓汞燈以及氙燈等發(fā)光的光源10，光源發(fā)出的光經(jīng)過若干個(gè)濾光片11的處理后，為波長范圍極小且可調(diào)控的光，這樣可即可實(shí)現(xiàn)任意波段的光照模擬。煙霧模擬單元9可包括煙氣產(chǎn)生裝置，霧氣產(chǎn)生裝置，煙霧感應(yīng)裝置，信號傳輸反饋裝置，煙霧輸送裝置，以及煙霧灌入口 12，文物模擬時(shí)采用的生成煙氣及霧氣的材料應(yīng)與文物的實(shí)際生存狀態(tài)相符，可以采用柴火，煤炭，香火等等。單獨(dú)調(diào)控9即可實(shí)現(xiàn)煙霧的模擬。真空度及氣體組成模擬單元8可包括抽真空設(shè)備，真空度測試設(shè)備，加氣系統(tǒng)，氣體組成測試設(shè)備，信號傳輸反饋系統(tǒng)，主要模擬文物在不同的真空度及氣氛環(huán)境下的保存病變等信息。單獨(dú)調(diào)控真空度及氣體組成模擬單元8即可實(shí)現(xiàn)真空度及氣體組成的模擬。濕模擬單元7包括空氣濕度測試設(shè)備，增濕、除濕設(shè)備。單獨(dú)調(diào)控濕度模擬單元7即可實(shí)現(xiàn)濕度模擬。同時(shí)調(diào)控上述的多個(gè)系統(tǒng)時(shí)，即可實(shí)現(xiàn)多環(huán)境因素模擬。
[環(huán)境突變的模擬]環(huán)境突變的模擬在如圖I所示的環(huán)境模擬裝置中進(jìn)行。為了減少外界對模擬的影響因素，將樣品由樣品臺密封門29放入樣品臺3后關(guān)閉樣品臺密封門29，由真空度調(diào)節(jié)單元30將樣品臺3內(nèi)抽到一定的真空度，經(jīng)軌道槽33使軌道槽32經(jīng)過樣品室密封門22與樣品室2中的滑軌23對接。樣品臺3進(jìn)入樣品室2后，在馬達(dá)制動(dòng)單元25控制下樣品室密封門27以及樣品室密封門28關(guān)閉，啟動(dòng)真空度調(diào)節(jié)單元26使樣品室2內(nèi)達(dá)到一定的真空度，開啟樣品室密封門27或者樣品室密封門28中的一個(gè)密封門，樣品臺3將通過滑軌23和滑軌18進(jìn)入到與之相連的已經(jīng)調(diào)控好所需環(huán)境狀態(tài)的環(huán)境模擬室I。樣品臺3進(jìn)入到環(huán)境模擬室I后，關(guān)閉檢修密封門5，調(diào)控制動(dòng)單元31，打開樣品臺密封門29，使樣品暴露在預(yù)先設(shè)置好的模擬環(huán)境下，進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。通過樣品臺制動(dòng)單元14的調(diào)控，步進(jìn)式驅(qū)動(dòng)垂直移動(dòng)臺19、馬達(dá)式驅(qū)動(dòng)水平移動(dòng)臺20使樣品到達(dá)合適的觀測位置，通過可視窗15可以隨時(shí)觀察樣品的變化，同時(shí)也可以利用測試儀器接口 16處的儀器在線觀測記錄樣品在設(shè)定環(huán)境下的物理化學(xué)變化。達(dá)到預(yù)期的模擬環(huán)境下的穩(wěn)定值時(shí)，閉合樣品臺3的樣品臺密封門29，樣品臺3通過滑軌18、23返回到樣品室2，同時(shí)閉合已經(jīng)開啟的樣品室密封門27或28。開啟樣品室密封門27或者樣品室密封門28中的另一個(gè)密封門，樣品臺3將通過滑軌23迅速進(jìn)入到與之相連的另一個(gè)調(diào)控好所需環(huán)境狀態(tài)的環(huán)境模擬室l_a，通過樣品臺 制動(dòng)單元14-a的調(diào)控，制動(dòng)模擬室內(nèi)垂直移動(dòng)臺19-a、水平移動(dòng)臺20-a使樣品到達(dá)合適的觀測位置，通過可視窗15-a可以隨時(shí)觀察樣品的變化，調(diào)控制動(dòng)單元31-a，打開樣品臺密封門29-a，使樣品暴露在預(yù)先設(shè)置好的模擬環(huán)境下，同時(shí)也可以利用測試儀器接口 16-a處的儀器在線觀測記錄樣品在上述環(huán)境突變下的物理化學(xué)變化。同樣地，樣品臺3還可進(jìn)入環(huán)境模擬室Ι-c或是其它的環(huán)境模擬室中進(jìn)行不同環(huán)境狀態(tài)的模擬，以實(shí)現(xiàn)多種環(huán)境突變的模擬。所有的控制由如圖6所示的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在線完成。產(chǎn)業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明的文物環(huán)境模擬微型室在完全避開外界的干擾下，全自動(dòng)實(shí)現(xiàn)環(huán)境模擬，在線測試分析，可以最大可能地再現(xiàn)文物環(huán)境的突變與文物生存的現(xiàn)實(shí)環(huán)境，利于實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)與實(shí)際相結(jié)合，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果及時(shí)應(yīng)用于實(shí)際文物保護(hù)作業(yè)中；避免了現(xiàn)在市場廣泛應(yīng)用的單因素模擬需要每次取出樣品帶來的實(shí)驗(yàn)誤差；不僅可以實(shí)現(xiàn)多因素耦合作用下的環(huán)境模擬的需要，也可以實(shí)現(xiàn)單因素環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)研究，利于實(shí)現(xiàn)多種實(shí)驗(yàn)要求及降低儀器成本；獨(dú)立樣品室的設(shè)計(jì)，可以滿足不同的實(shí)驗(yàn)以及文物種類，實(shí)驗(yàn)樣品形狀的要求，也可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)者自己的需求設(shè)計(jì)樣品室，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍，也利于結(jié)合不同的實(shí)際靈活設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。
權(quán)利要求
1.一種用于文物保護(hù)研究的環(huán)境模擬裝置，其特征在于，包括 包括第一環(huán)境模擬室和第二環(huán)境模擬室的至少兩個(gè)環(huán)境模擬室，所述至少兩個(gè)環(huán)境模擬室用于模擬多種環(huán)境條件，其中所述第一環(huán)境模擬室用于模擬第一環(huán)境，所述第二環(huán)境模擬室用于模擬不同于第一環(huán)境的第二環(huán)境； 連接在所述至少兩個(gè)環(huán)境模擬室之間的可提供真空環(huán)境的至少ー個(gè)樣品室，所述至少ー個(gè)樣品室包括第一密封門、第二密封門和第三密封門，其中通過所述第一密封門放入承載樣品的樣品臺；所述第二密封門和第三密封門分別用于切斷和開啟所述樣品室與所述至少兩個(gè)環(huán)境模擬室之間的連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的環(huán)境模擬裝置，其特征在于，所述至少兩個(gè)環(huán)境模擬室設(shè)置有在水平方向上向所述第二密封門或第三密封門延伸的第一滑軌；所述至少ー個(gè)樣品室設(shè)置有從所述第一滑軌連續(xù)延伸的第二滑軌以及向所述第一密封門延伸的第三滑軌，所述樣品臺的底面設(shè)置有匹配所述第一滑軌和第二滑軌的第一軌道槽以及匹配所述第三滑軌的第二軌道槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的環(huán)境模擬裝置，其特征在于，所述樣品室和環(huán)境模擬室的滑軌是步進(jìn)式滑軌。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的環(huán)境模擬裝置，其特征在于，所述樣品臺配置為可提供真空環(huán)境并包括樣品臺密封門。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的環(huán)境模擬裝置，其特征在于，所述環(huán)境模擬室包括模擬多個(gè)環(huán)境因素的多個(gè)環(huán)境因素模擬單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的環(huán)境模擬裝置，其特征在干，所述多個(gè)環(huán)境因素模擬單元包括溫度模擬單元、光照模擬單元、真空度及氣體組成模擬單元、煙霧模擬單元以及濕度模擬單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的環(huán)境模擬裝置，其特征在于，所述環(huán)境模擬室具有包括內(nèi)外兩層的套裝式結(jié)構(gòu)，其中內(nèi)部作為環(huán)境模擬空間、在兩層之間的空腔配置所述多個(gè)環(huán)境因素模擬單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的環(huán)境模擬裝置，其特征在于，在所述環(huán)境模擬室內(nèi)配置有用于承載并移動(dòng)所述樣品臺的移動(dòng)單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的環(huán)境模擬裝置，其特征在干，所述移動(dòng)単元包括可升降的垂直移動(dòng)臺，以及位于垂直移動(dòng)臺上可左右移動(dòng)的水平移動(dòng)臺。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的環(huán)境模擬裝置，其特征在于，所述環(huán)境模擬室還配置有可視窗。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的環(huán)境模擬裝置，其特征在于，所述可視窗為由耐壓、耐酸、熱穩(wěn)定性高的鋁硅系玻璃制成的玻璃窗。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的環(huán)境模擬裝置，其特征在于，所述環(huán)境模擬室還配置有用于取樣和/或檢修的密封門。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的環(huán)境模擬裝置，其特征在于，所述環(huán)境模擬室還配置有連接測試裝置的密封接ロ。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的環(huán)境模擬裝置，其特征在于，所述環(huán)境模擬室的底部設(shè)置有履帶式滑軌。
全文摘要
一種用于文物保護(hù)研究的環(huán)境模擬裝置，包括包括第一環(huán)境模擬室和第二環(huán)境模擬室的至少兩個(gè)環(huán)境模擬室，所述至少兩個(gè)環(huán)境模擬室用于模擬多種環(huán)境條件，其中所述第一環(huán)境模擬室用于模擬第一環(huán)境，所述第二環(huán)境模擬室用于模擬不同于第一環(huán)境的第二環(huán)境；連接在所述至少兩個(gè)環(huán)境模擬室之間的可提供真空環(huán)境的至少一個(gè)樣品室，所述至少一個(gè)樣品室包括第一密封門、第二密封門和第三密封門，其中通過所述第一密封門放入承載樣品的樣品臺；所述第二密封門和第三密封門分別用于切斷和開啟所述樣品室與所述至少兩個(gè)環(huán)境模擬室之間的連通。本發(fā)明可用于模擬文物從埋藏到出土及保存中多因素環(huán)境及環(huán)境突變。
文檔編號B01L1/00GK102847563SQ20121037840
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者李強(qiáng), 李偉東, 羅宏杰, 魯文豪, 魯曉珂, 陳思 申請人:中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所