Bettersizer S3 Plus Mesure de la taille et de la forme des échantillons lunaires rapportés par la mission Chang'E-5

Le 17 décembre 2020, Chang'E-5 s'est posé sans encombre avec des échantillons lunaires. La mission s'est achevée avec succès, ramenant un total de 1731 grammes d'échantillons de roches et de sol lunaires.

Figure 1. Images du site d'échantillonnage de la mission Chang'E-5 prises par une caméra sur place, avant et après le creusement.

Le 12 juillet 2021, le laboratoire Qian Xuesen de l'Académie chinoise des technologies spatiales a obtenu le premier lot d'échantillons lunaires délivré par l'Administration nationale de l'espace et a mené des recherches sur la taille, la morphologie et la composition des échantillons. Le 19 octobre 2021, l'Académie chinoise des sciences a publié les résultats de la recherche sur les échantillons lunaires de Chang'E-5, la recherche a été menée indépendamment par des scientifiques chinois. L'analyseur laser de taille et de forme des particules Bettersizer S3 Plus a été utilisé comme principal équipement d'analyse et a accompli la tâche avec succès.

Figure 2. Conférence de lancement du premier lot d'échantillons de recherche scientifique lunaire

Figure 3. Analyseur laser de la taille et de la forme des particules Bettersizer S3 Plus

L'étude des propriétés physiques et chimiques du sol lunaire revêt une importance considérable pour l'exploration de la lune et l'utilisation de ses ressources. La détection de la taille et de la distribution des grains du sol lunaire est très utile à l'homme pour comprendre la lune. L'existence d'une agglomération de particules reflète l'existence de ressources en eau sur la lune, et les résultats de la distribution peuvent également être utilisés pour déduire les phénomènes naturels de la lune, y compris l'injection de vent solaire, les impacts météorologiques ou micrométéorologiques, et l'altération. En mesurant la forme et la taille des grains du sol lunaire à différents endroits, il est possible d'étudier les causes des différentes topographies de la lune. Le laboratoire de Qian Xuesen a utilisé le Bettersizer S3 Plus pour mesurer la forme et la distribution de la taille des particules de l'échantillon. Le Bettersizer S3 Plus est une combinaison de diffraction laser et d'analyse dynamique d'images. Ces deux technologies se complètent pour élargir le champ d'analyse, réaliser une mesure précise de la taille des particules d'échantillons millimétriques, micrométriques et même nanométriques, et permettre aux chercheurs de bien connaître la forme des particules.

'Les distributions de la taille et de la forme des particules de CE-5 LR ont été mesurées à l'aide d'un diffractomètre laser Bettersizer S3 Plus couplé à un analyseur d'images. Le diffractomètre laser, avec une longueur d'onde de 532 nm, a pu analyser des particules de taille comprise entre 0,01 et 3500 µm. Les images des particules ont été enregistrées et analysées dans la plage de taille de 2 à 3500 µm' (Science China). Cet article sera publié en mars 2022.

Figure 4. Système deux-en-un de diffraction laser + imagerie dynamique (technologie brevetée Bettersize)

Selon les expériences, le sol lunaire présente une large gamme de distribution de la taille des particules, les petites particules atteignant 0,31 μm et les grandes particules 515,70 μm. Selon le diagramme de distribution cumulative de la taille des particules, les valeurs typiques de la taille des particules couramment utilisées dans l'analyse des sols : D10, D30, D50 et D60 sont de 4,75±0,39 μm, 24,34±0,91 μm, 55,24±0,96 μm et 71,87±0,89μm. La large distribution de taille des échantillons de sol lunaire peut être observée à partir du diagramme de distribution de fréquence de la taille des particules, et la distribution de la taille des particules est une forme continue. L'image prise par la caméra CCD à grande vitesse équipée du Bettersizer S3 Plus montre que les grains du sol lunaire ont une forme uniforme, avec une circularité moyenne de 0,875, et seulement environ 10 % des particules ont une circularité inférieure à cette valeur.

Ce résultat diffère des résultats des mesures précédentes des échantillons de sol lunaire ramenés par le programme Apollo. La raison de cette différence réside dans la méthode de classification : les échantillons de sol lunaire rapportés par le programme Apollo utilisaient une méthode de tamisage basée sur la qualité. De 2008 à 2010, la méthode laser a été utilisée pour analyser à nouveau les échantillons de sol lunaire Apollo, et le résultat du diamètre moyen était de 66,47-30,05 μm, ce qui est plus proche du résultat du Bettersizer S3 Plus. Le Bettersizer S3 Plus a un effet de dispersion plus fort sur les échantillons, évite le phénomène d'agglomération possible de la méthode de criblage, et ne causera pas de dommages et de pertes aux échantillons précieux, et les résultats sont plus intuitifs et plus fiables.

Les résultats sont plus intuitifs et plus fiables. Figure 5. Forme des particules et distribution des tailles de l'échantillon lunaire CE5C0400. (a) Images représentatives de particules individuelles par diffraction laser ; (b) distribution de circularité avec des tailles allant de 15,0 à 438,2 µm ; (c) distribution en pourcentage de volume ; (d) profil de volume cumulé par diffraction laser.

Tableau 1 Propriétés physiques de base de l'échantillon lunaire CE5C0400 renvoyé par la mission Chang'E-5

Le Bettersizer S3 Plus a apporté de nombreuses autres contributions remarquables à la recherche sur le sol lunaire, et sa technologie combinant le laser et l'image fournit une assistance à la recherche en laboratoire. Le laboratoire de Qian Xuesen a utilisé du sol lunaire simulé pour vérifier la précision de l'instrument. Les résultats expérimentaux de la forme et de la taille des particules étaient précis et fiables, et les résultats analytiques fournis par l'instrument sont de grande référence. Par conséquent, le laboratoire de Qian Xuesen a continué à choisir les instruments Bettersize pour étudier la taille et la morphologie des échantillons de sol lunaire précieux réels.

De l'autre côté de la planète, l'Institut des sciences de l'environnement et de la terre de l'Université de Munich en Allemagne a également utilisé les instruments Bettersize pour l'analyse et la recherche sur le sol lunaire. Les résultats du Bettersizer S3 Plus ont également été très bien accueillis par le laboratoire.

Figure 6. Le Bettersizer S3 Plus actuellement en service à l'Institut des sciences de l'environnement et de la terre de l'Université de Munich, en Allemagne.

De nombreux projets internationaux de recherche scientifique de pointe ont utilisé l'analyseur laser de la taille et de la forme des particules Bettersizer S3 Plus dans le cadre de projets de recherche et pour analyser des échantillons rares. Bettersize Instruments continuera à améliorer sa technologie à l'avenir et à aider l'industrie aérospatiale nationale et internationale à atteindre un niveau supérieur grâce à des produits de qualité supérieure.

Pour plus d'informations sur la mission Chang'E-5, veuillez consulter le site: https://bit.ly/3oF00YE
Pour plus d'informations sur le Bettersizer S3 Plus, veuillez consulter le site :https://bit.ly/3rQiHeb