核地研院获得的50毫克粉末样品被置于该院实验大楼一楼一间实验室的手套箱内。该手套箱与用于核酸检测的移动方舱手套设计原理相似。不同的是，该手套箱内充满氮气，科研人员穿上白大褂，将手伸进手套箱，就能利用高倍光学显微镜进行矿物学观察和分类，然后再分别利用惰性气体质谱仪、电子探针、高精度激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪等设备，相继开展氦-3含量、矿物组成、主微量元素含量等的测定，为进一步的科学研究提供原始数据。
核地研院月球样品分析检测实验室主任郭冬发告诉记者，核地研院想要从事上述研究离不开一件杀手锏——国内为数不多的Helix SFT稀有气体质谱仪。该质谱仪分叉管道设计，专门测试氦同位素，具有极高的灵敏度和分辨率，检测器配备法拉第杯和极低噪音电子倍增器，可实现对氦-3和氦-4的同时检测，显著提高测试准确度。与此同时，围绕此质谱仪，实验室还自主设计研发了双真空钽片加热炉和紧凑的气体纯化系统，并采用相关软件联合控制，实现了对样品中氦同位素的全流程自动化测试，显著提高了测试精度。这些条件为月壤样品中氦-3含量的准确测试提供了重要保障。
核地研院月球样品使用责任人黄志新研究员认为，通过研究，有望查明制约氦-3等聚变元素核素吸附能力的月壤成熟度等关键科学问题，初步阐明嫦娥五号月壤样品中氦-3的富集特征及机制；厘定嫦娥五号月壤样品中氦-3的逸出特性和最佳提取温度；查明月壤样品的主、微量元素含量特征及对氦-3含量的制约；为估算月球氦-3资源量和探索月球氦-3利用可行性提供科学数据支撑。
同时，黄志新也表示，月球样品具有特殊性，主要风险为微细颗粒操作失误（坠落、洒落等）和污染风险。为防止操作失误，操作人员必须经过模拟操作训练，并获得操作许可证后，再开始正式处理月球样品；为控制污染，研究人员在使用样品过程中，需要尽可能避免使用易污染的材料和试剂，同时建立预防未知风险因素预警机制
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