CN110793892A - 一种应用静电消散材料产生渐变电场的单极气溶胶荷电器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于气溶胶测量技术领域，尤其涉及一种应用静电消散材料产生渐变电场的单极气溶胶荷电器，包括依次连接的：气溶胶入口管1、气溶胶入口腔2、防射线绝缘腔3、金属环5、静电消散管6和气溶胶出口7，双极离子源4放置在防射线绝缘腔3中或者将双极离子源4放置在防射线绝缘腔3外侧，并通过防射线绝缘腔3上能透过射线的薄膜窗口相连。所述气溶胶入口腔2为金属材质，连接离子分离电压8，金属环5上施加驱进电压9，气溶胶出口7接地。所述气溶胶入口管1采用静电消散材料，将气溶胶入口腔2上施加的离子分离电压8均匀降到0，减少带电颗粒物在气溶胶入口管1中的损失。
Description
技术领域
本发明属于气溶胶测量技术领域，尤其涉及一种应用静电消散材料产生渐变电场的单极气溶胶荷电器。
背景技术
单极气溶胶荷电器是指利用正或负离子使颗粒物带电的仪器，可配合差分电迁移率粒径分析仪用于颗粒物粒径筛分和颗粒物粒径分布测量。
已有高效单极气溶胶荷电器为减少颗粒物损失，采用多组交替排列的金属环和绝缘环，在金属环上施加等差下降的电压，在荷电器的中心区域形成较为均匀下降的电场，使得带电颗粒物在中心区域的电场驱动下顺利通过荷电器，但该种方法产生的电场在壁面处并不均匀，会导致带电颗粒物在壁面处的损失。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种应用静电消散材料产生渐变电场的单极气溶胶荷电器，包括依次连接的：气溶胶入口管1、气溶胶入口腔2、防射线绝缘腔3、金属环5、静电消散管6和气溶胶出口7，双极离子源4放置在防射线绝缘腔3中或者将双极离子源4放置在防射线绝缘腔3外侧，并通过防射线绝缘腔3上能透过射线的薄膜窗口相连。
所述气溶胶入口腔2为金属材质，连接离子分离电压8，金属环5上施加驱进电压9，气溶胶出口7接地。
所述气溶胶入口管1采用静电消散材料，将气溶胶入口腔2上施加的离子分离电压8均匀降到0，减少带电颗粒物在气溶胶入口管1中的损失。
所述静电消散管6内为气溶胶荷电区域，驱进电压9使得金属环5与气溶胶出口7接地端之间通过静电消散管6形成均匀渐变的轴向电场，驱动带电颗粒物沿轴向运动，快速通过荷电区域，减少颗粒物径向的扩散损失。
所述驱进电压9使得金属环5与气溶胶出口7接地端之间形成的轴向电场强度为60-100V/cm。
所述防射线绝缘腔3内为离子产生区，离子分离电压与驱进电压之间形成径向电场，使双极离子分离，选择正或负离子进入到下游的荷电区域。
所述离子分离电压8使得气溶胶入口腔2与金属环5之间的轴向电场强度为70-150V/cm。
所述双极离子源4为含放射性元素的双极离子源或软X射线双极离子源。
所述薄膜窗口为在防射线绝缘腔3上开一个圆形窗口，并用30μm厚的聚酰胺薄膜密封。
本发明的有益效果：本发明应用静电消散材料产生均匀渐变电场以减少颗粒物损失。该静电消散材料的表面电阻率为109-1011Ω,电子在该材料内的运动速率小于在导体中，但高于在绝缘介质中，因此该材料可以实现电场的均匀变化。
附图说明
图1是一种应用静电消散材料产生渐变电场的实验测试结果
图2是一种应用静电消散材料产生渐变电场的单极气溶胶荷电器示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进一步详细说明，但不以任何方式限制本发明的权利要求。
本发明提出了一种应用静电消散材料产生渐变电场的单极气溶胶荷电器，包括依次连接的：气溶胶入口管1、气溶胶入口腔2、防射线绝缘腔3、金属环5、静电消散管6和气溶胶出口7，双极离子源4放置在防射线绝缘腔3中或者将双极离子源4放置在防射线绝缘腔3外侧，并通过防射线绝缘腔3上能透过射线的薄膜窗口相连。
所述气溶胶入口腔2为金属材质，连接离子分离电压8，金属环5上施加驱进电压9，气溶胶出口7接地。
所述气溶胶入口管1采用静电消散材料，将气溶胶入口腔2上施加的离子分离电压8均匀降到0，减少带电颗粒物在气溶胶入口管1中的损失。
所述静电消散管6内为气溶胶荷电区域，驱进电压9使得金属环5与气溶胶出口7接地端之间通过静电消散管6形成均匀渐变的轴向电场，驱动带电颗粒物沿轴向运动，快速通过荷电区域，减少颗粒物径向的扩散损失。
所述驱进电压9使得金属环5与气溶胶出口7接地端之间形成的轴向电场强度为60-100V/cm。
所述防射线绝缘腔3内为离子产生区，离子分离电压与驱进电压之间形成径向电场，使双极离子分离，选择正或负离子进入到下游的荷电区域。
所述离子分离电压8使得气溶胶入口腔2与金属环5之间的轴向电场强度为70-150V/cm。
所述双极离子源4为含放射性元素的双极离子源或软X射线双极离子源。
所述薄膜窗口为在防射线绝缘腔3上开一个圆形窗口，并用30μm厚的聚酰胺薄膜密封。
如图1所示，一段静电消散管两端分别接地和施加电压，在该管的不同位置处所测得电压与管长成正比例关系。
如图2所示，气溶胶从气溶胶入口管1进入单极气溶胶荷电器，在PVC防软X射线绝缘腔3上开一个圆形窗口，并用30μm厚的聚酰胺薄膜密封，软X射线离子源4放置在PVC防软X射线绝缘腔3的外侧，通过该圆形窗口与PVC防软X射线绝缘腔3相连，通过辐射在PVC防软X射线绝缘腔3内产生双极离子。离子分离电压8为0.7kV，驱进电压9为0.3kV，分别施加在气溶胶入口腔2和金属环5上。两个电压在PVC防软X射线绝缘腔3内主要形成均匀渐变的轴向电场，使负离子逆电场线损失到气溶胶入口腔2的壁上，正离子顺电场线进入到下游。部分颗粒物在PVC防软X射线绝缘腔3内的离子产生区损失，并进行短暂的双极荷电。未损失的颗粒物进入到静电消散管6内的荷电区域，被正离子进行单极荷电。驱进电压9与气溶胶出口7接地端通过静电消散管6形成均匀下降的电场，驱使带电颗粒物在从气溶胶出口7流出。
实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种应用静电消散材料产生渐变电场的单极气溶胶荷电器，其特征在于，包括依次连接的：气溶胶入口管(1)、气溶胶入口腔(2)、防射线绝缘腔(3)、金属环(5)、静电消散管(6)和气溶胶出口(7)，双极离子源(4)放置在防射线绝缘腔(3)中或者将双极离子源(4)放置在防射线绝缘腔(3)外侧，并通过防射线绝缘腔(3)上能透过射线的薄膜窗口相连。
2.根据权利要求1所述应用静电消散材料产生渐变电场的单极气溶胶荷电器，其特征在于，所述气溶胶入口腔(2)为金属材质，连接离子分离电压(8)，金属环(5)上施加驱进电压(9)，气溶胶出口(7)接地。
3.根据权利要求2所述应用静电消散材料产生渐变电场的单极气溶胶荷电器，其特征在于，所述气溶胶入口管(1)采用静电消散材料，将气溶胶入口腔(2)上施加的离子分离电压(8)均匀降到0，减少带电颗粒物在气溶胶入口管(1)中的损失。
4.根据权利要求2所述应用静电消散材料产生渐变电场的单极气溶胶荷电器，其特征在于，所述静电消散管(6)内为气溶胶荷电区域，驱进电压(9)使得金属环(5)与气溶胶出口(7)接地端之间通过静电消散管(6)形成均匀渐变的轴向电场，驱动带电颗粒物沿轴向运动，快速通过荷电区域，减少颗粒物径向的扩散损失。
5.根据权利要求2所述应用静电消散材料产生渐变电场的单极气溶胶荷电器，其特征在于，所述驱进电压(9)使得金属环(5)与气溶胶出口(7)接地端之间形成的轴向电场强度为60-100V/cm。
6.根据权利要求2所述应用静电消散材料产生渐变电场的单极气溶胶荷电器，其特征在于，所述防射线绝缘腔(3)内为离子产生区，离子分离电压与驱进电压之间形成径向电场，使双极离子分离，选择正或负离子进入到下游的荷电区域。
7.根据权利要求2所述应用静电消散材料产生渐变电场的单极气溶胶荷电器，其特征在于，所述离子分离电压(8)使得气溶胶入口腔(2)与金属环(5)之间的轴向电场强度为70-150V/cm。
8.根据权利要求2所述应用静电消散材料产生渐变电场的单极气溶胶荷电器，其特征在于，所述双极离子源(4)为含放射性元素的双极离子源或软X射线双极离子源。
9.根据权利要求2所述应用静电消散材料产生渐变电场的单极气溶胶荷电器，其特征在于，所述薄膜窗口为在防射线绝缘腔(3)上开一个圆形窗口，并用30μm厚的聚酰胺薄膜密封。
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