CN115753635B - 一种空间微重力尘埃等离子体科学实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及科学实验装置技术领域，尤其为一种空间微重力尘埃等离子体科学实验装置，包括底板，底板的上表面中央处安装有用于做尘埃等离子体实验的真空箱，真空箱的顶部设有扬尘组件用于在抽真空时将内部灰尘飘起抽出，且真空箱的外壁沿圆周开设有透明观察窗，底板上表面位于真空箱的外侧设有移动组件，移动组件的上方连接有第一安装板，第一安装板上表面通过螺栓安装有拍摄组件，透明观察窗远离移动组件的一面滑动接触有辅助组件便于拍摄组件捕捉真空箱内部尘埃等离子体的数据；本发明便于真空箱中本身存在的灰尘排出，减少后续对实验的影响，保证实验的结果。
Description
技术领域
本发明涉及科学实验装置技术领域，具体为一种空间微重力尘埃等离子体科学实验装置。
背景技术
尘埃等离子体是除了离子和电子，μ包括一些粉尘的米约宏观尺寸等离子体，也称为微粒等离子体。
例如申请号为CN202011638979.7的装置，该实验装置的实验箱的顶板上安装有真空反应腔，真空反应腔上安装有朗缪尔双探针和若干颗粒注射器，实验箱位于真空反应腔的一侧的顶板上安装有二级激光器、ICCD相机、光谱仪和若干高速相机，实验箱位于真空反应腔的另一侧的顶板上安装有三维相机组和三个二级激光器，四个二级激光器的前方均设置有反光镜。虽然解决了如何设计一种结合真空、高低温、微重力等空间多因素环境模拟的尘埃等离子体科学实验装置的问题，并充分满足目前尘埃等离子体科学实验装置要求，但是在实验时对真空反应腔进行真空处理时，并不能将内部存在的灰尘一起抽出，在后续进行尘埃等离子体实验时，容易影响实验的效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种空间微重力尘埃等离子体科学实验装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种空间微重力尘埃等离子体科学实验装置，包括底板，所述底板的上表面中央处安装有用于做尘埃等离子体实验的真空箱，所述真空箱的顶部设有扬尘组件用于在抽真空时将内部灰尘飘起抽出，且所述真空箱的外壁沿圆周开设有透明观察窗，所述底板上表面位于真空箱的外侧设有移动组件，所述移动组件的上方连接有第一安装板，所述第一安装板上表面通过螺栓安装有拍摄组件，所述透明观察窗远离移动组件的一面滑动接触有辅助组件便于拍摄组件捕捉真空箱内部尘埃等离子体的数据；
所述扬尘组件包括安装在真空箱顶部的安装箱，所述安装箱的内部活动设有第二安装板，所述第二安装板的下方固定连接有连接杆，所述连接杆的外壁对称焊接有多个固定板，多个所述固定板中均通过伸缩组件连接有叶片。
优选的，所述安装箱的内顶部通过螺栓固定有旋转电机，所述旋转电机的输出端固定安装有旋转板，所述旋转板的下表面固定有电动缸，所述电动缸的伸缩端与第二安装板的上表面固定连接，所述真空箱的顶部开设有直径较大的通孔用于连接杆和固定板穿过，所述连接杆远离第二安装板的一端固定连接有限位板。在本优选的实施例中，通过旋转电机和电动缸可以使连接杆和固定板下移至真空箱中进行旋转。
优选的，所述限位板的直径大于通孔的直径，所述真空箱的顶部和底部分别设有第一电极和第二电极，所述第一电极与第二电极共同作用。在本优选的实施例中，通过两个电极之间的放电可以在真空箱中产生等离子体。
优选的，所述旋转板的外壁开设有滑槽，所述安装箱内壁位于滑槽处设有滑轨，所述滑轨与滑槽相匹配，且所述滑轨与安装箱内壁一体式连接。在本优选的实施例中，通过滑槽和滑轨可以对旋转板进行支撑并便于其旋转。
优选的，所述伸缩组件包括开设在固定板中的收纳腔，所述收纳腔中设有活动板，所述叶片一端固定安装在活动板外壁，且所述叶片另一端穿过固定板延伸至外部，所述活动板远离叶片的一面固定安装弹簧，所述弹簧另一端固定连接有电磁铁，所述电磁铁与收纳腔内壁固定连接，所述电磁铁与活动板磁性连接。在本优选的实施例中，通过伸缩组件可以在固定板移入真空箱内部时，使叶片展开便于通过空气流动带动灰尘扬起。
优选的，所述移动组件包括固定安装在底板上表面的导轨，所述导轨设置为环形，且所述导轨上滑动设有滑动块，所述滑动块上表面垂直焊接有支撑板，所述支撑板上表面与第一安装板下表面焊接固定。在本优选的实施例中，通过移动组件便于第一安装板围绕真空箱进行移动。
优选的，所述辅助组件包括与透明观察窗相接触并处于滑动的弧形挡板，所述弧形挡板的外壁两端处均焊接有固定块，两个所述固定块的外壁均通过连接板与第一安装板侧壁相连，两个所述连接板通过螺栓分别与固定块和第一安装板固定。在本优选的实施例中，辅助组件便于跟随移动组件进行移动。
优选的，所述弧形挡板靠近透明观察窗的一面设置为黑色。在本优选的实施例中，便于弧形挡板设置为黑色防止杂散光对拍摄组件造成影响。
优选的，所述真空箱的顶端位于安装箱周围安装有尘埃注射器，所述真空箱的底部外壁安装有朗缪尔双探针，所述拍摄组件包括依次设置在第一安装板上表面的光谱仪、高清相机和激光器，所述光谱仪、高清相机和激光器均通过螺栓与第一安装板固定。在本优选的实施例中，通过尘埃注射器可以向真空箱中注射尘埃，拍摄组件可以记录形成的尘埃等离子体的数据。
优选的，所述底板的外壁安装有控制器，所述控制器通过导线与扬尘组件和伸缩组件电性连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
针对背景技术提出的问题，本申请在对真空箱进行抽真空前，通过控制器启动扬尘组件中的电动缸，电动缸工作其伸缩端带动第二安装板下移，第二安装板下移带动连接杆和与其连接的固定板移至真空箱中，下移的连接杆带动限位板和第一电极下移，此时叶片在伸缩组件中弹簧的弹性下移出收纳腔展开，然后通过控制器启动扬尘组件中的旋转电机，旋转电机工作带动旋转板转动，旋转板通过电动缸带动第二安装板、连接杆和展开的叶片旋转，旋转的叶片带动真空箱内的空气流动使存在的灰尘漂浮在空中，然后通过真空泵对真空箱进行抽真空，从而便于真空箱中本身存在的灰尘排出，减少后续对实验的影响，保证实验的结果。
附图说明
图1为本发明整体结构立体图；
图2为本发明真空箱示意图；
图3为本发明真空箱剖视结构图；
图4为本发明A处放大图；
图5为本发明扬尘组件示意图。
图中：1、底板；101、控制器；
2、真空箱；201、透明观察窗；202、第一电极；203、第二电极；204、尘埃注射器；205、通孔；206、朗缪尔双探针；3、移动组件；301、导轨；302、滑动块；303、支撑板；4、第一安装板；5、拍摄组件；501、光谱仪；502、高清相机；503、激光器；6、辅助组件；601、弧形挡板；602、固定块；603、连接板；7、扬尘组件；701、安装箱；7011、滑轨；702、旋转电机；703、旋转板；7031、滑槽；704、电动缸；705、第二安装板；706、连接杆；707、固定板；7071、叶片；708、限位板；8、伸缩组件；801、收纳腔；802、电磁铁；803、活动板；804、弹簧。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1至图5，本发明提供一种技术方案：
一种空间微重力尘埃等离子体科学实验装置，包括底板1，底板1的上表面中央处安装有用于做尘埃等离子体实验的真空箱2，真空箱2的顶部设有扬尘组件7用于在抽真空时将内部灰尘飘起抽出，且真空箱2的外壁沿圆周开设有透明观察窗201，底板1上表面位于真空箱2的外侧设有移动组件3，移动组件3的上方连接有第一安装板4，第一安装板4上表面通过螺栓安装有拍摄组件5，透明观察窗201远离移动组件3的一面滑动接触有辅助组件6便于拍摄组件5捕捉真空箱2内部尘埃等离子体的数据；
扬尘组件7包括安装在真空箱2顶部的安装箱701，安装箱701的内部活动设有第二安装板705，第二安装板705的下方固定连接有连接杆706，连接杆706的外壁对称焊接有多个固定板707，多个固定板707中均通过伸缩组件8连接有叶片7071，安装箱701的内顶部通过螺栓固定有旋转电机702，旋转电机702的输出端固定安装有旋转板703，旋转板703的下表面固定有电动缸704，电动缸704的伸缩端与第二安装板705的上表面固定连接，真空箱2的顶部开设有直径较大的通孔205用于连接杆706和固定板707穿过，连接杆706远离第二安装板705的一端固定连接有限位板708，限位板708的直径大于通孔205的直径，真空箱2的顶部和底部分别设有第一电极202和第二电极203，第一电极202与第二电极203共同作用，旋转板703的外壁开设有滑槽7031，安装箱701内壁位于滑槽7031处设有滑轨7011，滑轨7011与滑槽7031相匹配，且滑轨7011与安装箱701内壁一体式连接；
伸缩组件8包括开设在固定板707中的收纳腔801，收纳腔801中设有活动板803，叶片7071一端固定安装在活动板803外壁，且叶片7071另一端穿过固定板707延伸至外部，活动板803远离叶片7071的一面固定安装弹簧804，弹簧804另一端固定连接有电磁铁802，电磁铁802与收纳腔801内壁固定连接，电磁铁802与活动板803磁性连接，底板1的外壁安装有控制器101，控制器101通过导线与扬尘组件7和伸缩组件8电性连接。其中控制器101也对第一电极202和第二电极203进行控制。
在进行空间微重力尘埃等离子体实验时，操作人员先对真空箱2进行抽真空前，通过控制器101启动扬尘组件7中的电动缸704，电动缸704工作其伸缩端带动第二安装板705下移，第二安装板705下移带动连接杆706和与其连接的固定板707移至真空箱2内部，下移的连接杆706带动限位板708和第一电极202下移，当固定板707移出通孔205时，叶片7071在伸缩组件8中弹簧804的弹性下移出收纳腔801展开，然后通过控制器101启动扬尘组件7中的旋转电机702，旋转电机702工作带动旋转板703转动，旋转板703通过电动缸704带动第二安装板705、连接杆706、固定板707和展开的叶片7071旋转，旋转的叶片7071带动真空箱2内的空气流动使存在的灰尘漂浮在空中，此时通过真空泵对真空箱2进行抽真空；
当真空箱2中的真空达到要求后，通过控制器101对电磁铁802通电使其产生磁性，具有磁性的电磁铁802对活动板803进行磁性吸附，活动板803带动叶片7071移入收纳腔801中并对弹簧804进行挤压，便于扬尘组件7复位回到安装箱701中，此时打开针阀向真空箱2中注入实验用的气体，再通过控制器101启动两个电极，第一电机202和第二电极203放电，使真空箱2中产生等离子体，从而便于真空箱中本身存在的灰尘排出，减少后续对实验的影响，保证实验的结果。
实施例，请参阅图1和图2，真空箱2的顶端位于安装箱701周围安装有尘埃注射器204，真空箱2的底部外壁安装有朗缪尔双探针206，朗缪尔双探针206用于向等离子体中插入两根极小的电极，加上电压，测得电压-电流特性曲线，并由此求得得等离子体的密度、电子温度、等离子体电位和悬浮电位，移动组件3包括固定安装在底板1上表面的导轨301，导轨301设置为环形，且导轨301上滑动设有滑动块302，滑动块302上表面垂直焊接有支撑板303，支撑板303上表面与第一安装板4下表面焊接固定；
拍摄组件5包括依次设置在第一安装板4上表面的光谱仪501、高清相机502和激光器503，光谱仪501、高清相机502和激光器503均通过螺栓与第一安装板4固定，辅助组件6包括与透明观察窗201相接触并处于滑动的弧形挡板601，弧形挡板601靠近透明观察窗201的一面设置为黑色，弧形挡板601的外壁两端处均焊接有固定块602，两个固定块602的外壁均通过连接板603与第一安装板4侧壁相连，两个连接板603通过螺栓分别与固定块602和第一安装板4固定。
在真空箱2内部产生等离子体后，打开尘埃注射器204向真空箱2中注入尘埃颗粒，使真空箱2中的等离子体与尘埃形成尘埃等离子体，通过拍摄组件7中的光谱仪501、高清相机502和激光器503可以对收集实验的数据，传输到计算机中进行分析，此时操作人员可以通过移动组件3中的导轨301使安装拍摄组件5的第一安装板4在滑动块302的作用下围绕真空箱2的透明观察窗201进行移动，在滑动块302移动时会通过辅助组件6中的连接板603带动弧形挡板601沿透明观察窗201进行移动，从而可以实现拍摄组件5在不同位置观察真空箱2内部的尘埃等离子体，获取数据。
本发明工作流程：
在使用时，操作人员先对真空箱2进行抽真空前，通过控制器101启动扬尘组件7中的电动缸704，电动缸704工作其伸缩端带动第二安装板705下移，第二安装板705下移带动连接杆706和与其连接的固定板707移至真空箱2内部，下移的连接杆706带动限位板708和第一电极202下移，当固定板707移出通孔205时，叶片7071在伸缩组件8中弹簧804的弹性下移出收纳腔801展开，然后通过控制器101启动扬尘组件7中的旋转电机702，旋转电机702工作带动旋转板703转动，旋转板703通过电动缸704带动第二安装板705、连接杆706、固定板707和展开的叶片7071旋转，旋转的叶片7071带动真空箱2内的空气流动使存在的灰尘漂浮在空中，此时通过真空泵对真空箱2进行抽真空；
当真空箱2中的真空达到要求后，通过控制器101对电磁铁802通电使其产生磁性，具有磁性的电磁铁802对活动板803进行磁性吸附，活动板803带动叶片7071移入收纳腔801中并对弹簧804进行挤压，便于扬尘组件7复位回到安装箱701中，此时打开针阀向真空箱2中注入实验用的气体，再通过控制器101启动两个电极，第一电机202和第二电极203放电，使真空箱2中产生等离子体，在真空箱2内部产生等离子体后，打开尘埃注射器204向真空箱2中注入尘埃颗粒，使真空箱2中的等离子体与尘埃形成尘埃等离子体；
通过拍摄组件7中的光谱仪501、高清相机502和激光器503可以对收集实验的数据，传输到计算机中进行分析，此时操作人员可以通过移动组件3中的导轨301使安装拍摄组件5的第一安装板4在滑动块302的作用下围绕真空箱2的透明观察窗201进行移动，在滑动块302移动时会通过辅助组件6中的连接板603带动弧形挡板601沿透明观察窗201进行移动，获取实验结果。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种空间微重力尘埃等离子体科学实验装置，包括底板(1)，其特征在于：所述底板(1)的上表面中央处安装有用于做尘埃等离子体实验的真空箱(2)，所述真空箱(2)的顶部设有扬尘组件(7)用于在抽真空时将内部灰尘飘起抽出，且所述真空箱(2)的外壁沿圆周开设有透明观察窗(201)，所述底板(1)上表面位于真空箱(2)的外侧设有移动组件(3)，所述移动组件(3)的上方连接有第一安装板(4)，所述第一安装板(4)上表面通过螺栓安装有拍摄组件(5)，所述透明观察窗(201)远离移动组件(3)的一面滑动接触有辅助组件(6)便于拍摄组件(5)捕捉真空箱(2)内部尘埃等离子体的数据；
所述扬尘组件(7)包括安装在真空箱(2)顶部的安装箱(701)，所述安装箱(701)的内部活动设有第二安装板(705)，所述第二安装板(705)的下方固定连接有连接杆(706)，所述连接杆(706)的外壁对称焊接有多个固定板(707)，多个所述固定板(707)中均通过伸缩组件(8)连接有叶片(7071)。
2.根据权利要求1所述的一种空间微重力尘埃等离子体科学实验装置，其特征在于：所述安装箱(701)的内顶部通过螺栓固定有旋转电机(702)，所述旋转电机(702)的输出端固定安装有旋转板(703)，所述旋转板(703)的下表面固定有电动缸(704)，所述电动缸(704)的伸缩端与第二安装板(705)的上表面固定连接，所述真空箱(2)的顶部开设有直径较大的通孔(205)用于连接杆(706)和固定板(707)穿过，所述连接杆(706)远离第二安装板(705)的一端固定连接有限位板(708)。
3.根据权利要求2所述的一种空间微重力尘埃等离子体科学实验装置，其特征在于：所述限位板(708)的直径大于通孔(205)的直径，所述真空箱(2)的顶部和底部分别设有第一电极(202)和第二电极(203)，所述第一电极(202)与第二电极(203)共同作用。
4.根据权利要求2所述的一种空间微重力尘埃等离子体科学实验装置，其特征在于：所述旋转板(703)的外壁开设有滑槽(7031)，所述安装箱(701)内壁位于滑槽(7031)处设有滑轨(7011)，所述滑轨(7011)与滑槽(7031)相匹配，且所述滑轨(7011)与安装箱(701)内壁一体式连接。
5.根据权利要求1所述的一种空间微重力尘埃等离子体科学实验装置，其特征在于：所述伸缩组件(8)包括开设在固定板(707)中的收纳腔(801)，所述收纳腔(801)中设有活动板(803)，所述叶片(7071)一端固定安装在活动板(803)外壁，且所述叶片(7071)另一端穿过固定板(707)延伸至外部，所述活动板(803)远离叶片(7071)的一面固定安装弹簧(804)，所述弹簧(804)另一端固定连接有电磁铁(802)，所述电磁铁(802)与收纳腔(801)内壁固定连接，所述电磁铁(802)与活动板(803)磁性连接。
6.根据权利要求1所述的一种空间微重力尘埃等离子体科学实验装置，其特征在于：所述移动组件(3)包括固定安装在底板(1)上表面的导轨(301)，所述导轨(301)设置为环形，且所述导轨(301)上滑动设有滑动块(302)，所述滑动块(302)上表面垂直焊接有支撑板(303)，所述支撑板(303)上表面与第一安装板(4)下表面焊接固定。
7.根据权利要求6所述的一种空间微重力尘埃等离子体科学实验装置，其特征在于：所述辅助组件(6)包括与透明观察窗(201)相接触并处于滑动的弧形挡板(601)，所述弧形挡板(601)的外壁两端处均焊接有固定块(602)，两个所述固定块(602)的外壁均通过连接板(603)与第一安装板(4)侧壁相连，两个所述连接板(603)通过螺栓分别与固定块(602)和第一安装板(4)固定。
8.根据权利要求7所述的一种空间微重力尘埃等离子体科学实验装置，其特征在于：所述弧形挡板(601)靠近透明观察窗(201)的一面设置为黑色。
9.根据权利要求1所述的一种空间微重力尘埃等离子体科学实验装置，其特征在于：所述真空箱(2)的顶端位于安装箱(701)周围安装有尘埃注射器(204)，所述真空箱(2)的底部外壁安装有朗缪尔双探针(206)，所述拍摄组件(5)包括依次设置在第一安装板(4)上表面的光谱仪(501)、高清相机(502)和激光器(503)，所述光谱仪(501)、高清相机(502)和激光器(503)均通过螺栓与第一安装板(4)固定。
10.根据权利要求1所述的一种空间微重力尘埃等离子体科学实验装置，其特征在于：所述底板(1)的外壁安装有控制器(101)，所述控制器(101)通过导线与扬尘组件(7)和伸缩组件(8)电性连接。
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| CN202211381379.6A Active CN115753635B (zh) | 2022-11-04 | 2022-11-04 | 一种空间微重力尘埃等离子体科学实验装置 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN115753635B (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0786241A (ja) * | 1993-09-10 | 1995-03-31 | Hitachi Ltd | 真空処理方法及び装置 |
| JPH11128660A (ja) * | 1997-08-25 | 1999-05-18 | Oriental Kiden Kk | 浄化装置 |
| CN101140860A (zh) * | 2007-10-19 | 2008-03-12 | 友达光电股份有限公司 | 等离子体处理装置 |
| CN112563106A (zh) * | 2019-09-10 | 2021-03-26 | 中微半导体设备(上海)股份有限公司 | 一种半导体处理设备及其排气系统 |
| CN212942020U (zh) * | 2020-07-15 | 2021-04-13 | 湖北锐诚真空科技有限公司 | 一种用于真空箱体的粉尘过滤装置 |
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| CN114582694A (zh) * | 2020-12-01 | 2022-06-03 | 中微半导体设备(上海)股份有限公司 | 一种集尘器、等离子体处理设备及调压方法 |
-
2022
- 2022-11-04 CN CN202211381379.6A patent/CN115753635B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| Title |
|---|
| 第十六讲 真空系统的操作与维护;张以忱;真空;20090325;46(02);第78-80页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115753635A (zh) | 2023-03-07 |
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