Источник заряженных пылевых частиц

Авторы патента:

Полезная модель относится к области ускорительной техники и может быть использовано в качестве инжектора пылевых частиц для последующей ускорительной системы.

Сущность полезной модели: в источнике заряженных пылевых частиц, содержащим корпус, бункерный электрод, зарядный электрод, иглу, промежуточный электрод, промежуточную камеру, образованную корпусом и внешней поверхностью промежуточного электрода, бункерную камеру, образованную корпусом и бункерным электродом, зарядную камеру, образованную зарядным электродом и внутренней поверхностью промежуточного электрода, согласно изобретению, в дно бункерной камеры введен пьезоэлектрический излучатель.

Предлагаемый инжектор позволяет повысить качество проведения эксперимента. За счет уменьшения необходимого для функционирования бункерной камеры напряжения на бункерном электроде, уменьшается напряженность электрического поля в бункерной камере, что уменьшает вероятность электрического пробоя объема бункерной камеры и исключает эффект спекания мелких частиц. К тому же за счет введения в конструкцию пьезоэлектрического излучателя процесс выброса частиц из бункерной камеры в полость промежуточной камеры более не лавинообразен, что позволяет более точно регулировать необходимую плотность потока частиц. 1 илл.

Известен источник заряженных пылевых частиц состоящий, состоящий из бункерной камеры, образованной возбуждающим электродом и внутренней стороной зарядного электрода, зарядной камеры, образованной внешней стороной зарядного электрода и корпусом, иглы. (Акишин А.И., Новиков Л.С. Методика и оборудование имитационных испытаний материалов космических аппаратов. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1990, 90 с.).

Наиболее близким аналогом является источник заряженных пылевых частиц, состоящий из корпуса, бункерного электрода, зарядного электрода, иглы, промежуточного электрода, промежуточной камера, образованной корпусом и внешней поверхностью промежуточного электрода, бункерной камеры, образованной корпусом и бункерным электродом, зарядной камеры, образованной зарядным электродом и внутренней поверхностью промежуточного электрода. (Семкин Н.Д., Воронов К.Е., Новиков Л.С., Пияков А.В. Источник заряженных пылевых частиц. // Патент на изобретение №2242849, выдан в 2004 г.).

Однако он обладает рядом недостатков: при работе с частицами размером менее 1 мкм в бункерной камере наблюдается спекание частиц, что не позволяет получить на выходе инжектора поток частиц с исходным размером. При работе источника с частицами размером менее 1 мкм для начала флуктуации частиц в бункерной камере на бункерный электрод необходимо подавать достаточно высокий потенциал (примерно в два раза больше чем при работе с более крупными пылевыми частицами). Это

обусловлено тем, что для того, чтобы мелкая частица отделилась от других частиц на дне бункерной камеры и начала флуктуацию необходима большая напряженность электрического поля, чем для крупных частиц. К тому же процесс поднятия частиц со дна бункерной камеры для мелких частиц является лавинообразным, что приводит к электрическому пробою объема бункерной камеры, в результате чего близко расположенные мелкие частицы спекаются между собой в более крупные.

Поставлена задача: разработать источник заряженных пылевых частиц, позволяющий работать с частицами менее 1 мкм без их спекания.

Поставленная задача достигается тем, что в источнике заряженных пылевых частиц, содержащим корпус, бункерный электрод, зарядный электрод, иглу, промежуточный электрод, промежуточную камеру, образованную корпусом и внешней поверхностью промежуточного электрода, бункерную камеру, образованную корпусом и бункерным электродом, зарядную камеру, образованную зарядным электродом и внутренней поверхностью промежуточного электрода, согласно полезной модели, в дно бункерной камеры введен пьезоэлектрический излучатель.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на Фиг.1 изображено устройство (вид спереди в разрезе).

Устройство содержит корпус 1, в котором по окружности выполнены бункерные камеры 2, с расположенными в них бункерными электродами 3, в дно бункерных камер установлены пьезоэлектрические излучатели 4, в полости корпуса 1 установлен промежуточный электрод 5 со сферической внутренней поверхностью, в крышке корпуса 1 установлен зарядный электрод 6 с размещенной на нем иглой 7. Промежуточная камера 8 образована корпусом 1 и внешней поверхностью промежуточного электрода 5, зарядная камера 9 образована внутренней поверхностью промежуточного электрода 5 и зарядным электродом 6, в корпусе 1 выполнены отверстия 10, соединяющие полости бункерных камер 2 с промежуточной камерой 8 и отверстие 11, выполненное в корпусе 1 соосно с иглой 7. В промежуточном

электроде 5 выполнены отверстия 12 и отверстия 13, соединяющие полость промежуточной камеры 8 с полостью зарядной камеры 9, и отверстие 14 выполненное в промежуточном электроде по оси зарядного электрода. Геометрия промежуточной камеры 8 выбрана таким образом, чтобы силовая линия с наименьшей напряженностью в этой камере находится напротив отверстий 13 и проходит через отверстия 12 в направлении иглы 7.

Устройство работает следующим образом: пылевые частицы находятся в бункерной камере 2, которая соединена через отверстие 10 с объемом промежуточной камеры 8, образованной корпусом 1 и промежуточным электродом 5. В общем случае таких бункерных камер 2 в источнике заряженных пылевых частиц может быть несколько, каждый для своего сорта пылевых частиц. В дно бункерных камер вмонтированы пьезоэлектрические излучатели 4, на которые подается переменное напряжение с частотой, соответствующей резонансной частоте собственных колебаний пьезоэлектрического излучателя с насыпанными на него пылевыми частицами. Таким образом, в бункерных камерах 2 частицы начинают совершать флуктуации под действием механического воздействия пьезоэлектрического излучателя, что позволяет уменьшить необходимое для функционирования бункерной камеры 2 напряжение на бункерном электроде 3, при подаче напряжения на который, пылевые частицы начинают через отверстия 10 поступать в промежуточную камеру 8, где двигаясь по силовым линям электрического поля через отверстия 12 попадают в область иглы 7. Если пылевая частица, после зарядки не попала в выходное отверстие 14, или если не коснулась иглы 7, то она смещается в зону слабого поля в районе отверстий 13, через которые она попадает в промежуточную камеру 8.

Таким образом, за счет уменьшения необходимого для функционирования бункерной камеры напряжения на бункерном электроде, уменьшается напряженность электрического поля в бункерной камере, что уменьшает вероятность электрического пробоя объема бункерной камеры и исключает эффект спекания мелких частиц. К тому же за счет введения в

конструкцию пьезоэлектрического излучателя процесс выброса частиц из бункерной камеры в полость промежуточной камеры более не лавинообразен, что позволяет более точно регулировать необходимую плотность потока частиц.

Источник заряженных пылевых частиц, содержащий корпус, бункерный электрод, зарядный электрод, иглу, промежуточный электрод, промежуточную камеру, образованную корпусом и внешней поверхностью промежуточного электрода, бункерную камеру, образованную корпусом и бункерным электродом, зарядную камеру, образованную зарядным электродом и внутренней поверхностью промежуточного электрода, отличающийся тем, что в дно бункерных камерах установлен пьезоэлектрический излучатель.