RU58839U1

RU58839U1 - SOURCE OF CHARGED DUST PARTICLES

Info

Publication number: RU58839U1
Application number: RU2006120934/22U
Authority: RU
Inventors: Николай Данилович Семкин; Алексей Владимирович Пияков; Константин Евгеньевич Воронов; Станислав Михайлович Шепелев
Priority date: 2006-06-13
Filing date: 2006-06-13
Publication date: 2006-11-27

Abstract

Полезная модель относится к области ускорительной техники и может быть использовано в качестве инжектора пылевых частиц для последующей ускорительной системы.The utility model relates to the field of accelerator technology and can be used as an injector of dust particles for the subsequent accelerator system.

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.The essence of the utility model: in a source of charged dust particles containing a housing, a hopper electrode, a charging electrode, a needle, an intermediate electrode, an intermediate chamber formed by the housing and the outer surface of the intermediate electrode, a hopper chamber formed by the housing and the hopper electrode, a charging chamber formed by the charging electrode and the inner surface of the intermediate electrode according to the invention, a piezoelectric emitter is introduced into the bottom of the hopper chamber.

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.The proposed injector improves the quality of the experiment. By reducing the voltage necessary for the functioning of the bunker chamber at the bunker electrode, the electric field in the bunker chamber decreases, which reduces the likelihood of an electrical breakdown in the volume of the bunker chamber and eliminates the effect of sintering of small particles. Moreover, due to the introduction of a piezoelectric emitter into the design, the process of ejecting particles from the hopper chamber into the cavity of the intermediate chamber is no longer avalanche-like, which allows more precise control of the required particle flux density. 1 ill.

Description

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.).A known source of charged dust particles consisting of a bunker chamber formed by the exciting electrode and the inner side of the charging electrode, a charging chamber formed by the outer side of the charging electrode and the body, needles. (Akishin A.I., Novikov L.S. Methodology and equipment for simulation testing of materials of spacecraft. - M.: Publishing House of Moscow University, 1990, 90 pp.).

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.).The closest analogue is a source of charged dust particles, consisting of a housing, a hopper electrode, a charging electrode, a needle, an intermediate electrode, an intermediate chamber formed by a housing and an outer surface of an intermediate electrode, a hopper chamber formed by a housing and a hopper electrode, a charging chamber formed by a charging electrode and the inner surface of the intermediate electrode. (Semkin N.D., Voronov K.E., Novikov L.S., Piyakov A.V. Source of charged dust particles. // Patent for invention No. 2242849, issued in 2004).

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 However, it has several disadvantages: when working with particles smaller than 1 μm in size in the bunker, sintering of particles is observed, which does not allow obtaining a stream of particles with the original size at the injector output. When the source is operated with particles smaller than 1 μm, to start the fluctuation of particles in the bunker chamber, a sufficiently high potential must be applied to the bunker electrode (approximately twice as much as when working with larger dust particles). it

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.due to the fact that in order for a small particle to separate from other particles at the bottom of the bunker chamber and to start fluctuation, a greater electric field is needed than for large particles. In addition, the process of raising particles from the bottom of the bunker chamber for small particles is avalanche-like, which leads to electrical breakdown of the volume of the bunker chamber, as a result of which closely spaced small particles are sintered together into larger ones.

Поставлена задача: разработать источник заряженных пылевых частиц, позволяющий работать с частицами менее 1 мкм без их спекания.The task is: to develop a source of charged dust particles, which allows working with particles less than 1 micron without sintering.

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.The problem is achieved in that in the source of charged dust particles containing a housing, a hopper electrode, a charging electrode, a needle, an intermediate electrode, an intermediate chamber formed by the housing and the outer surface of the intermediate electrode, a hopper chamber formed by the housing and the hopper electrode, a charging chamber formed According to the utility model, a piezoelectric radiator is introduced into the bottom of the bunker chamber by the charging electrode and the inner surface of the intermediate electrode.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на Фиг.1 изображено устройство (вид спереди в разрезе).The essence of the utility model is illustrated in the drawing, where Fig. 1 shows a device (front view in section).

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 The device comprises a housing 1, in which hopper chambers 2 are made around the circumference, with hopper electrodes 3 located in them, piezoelectric emitters 4 are installed in the bottom of the hopper chambers, an intermediate electrode 5 with a spherical inner surface is installed in the cavity of the housing 1, and a charging electrode is installed in the housing cover 1 electrode 6 with a needle placed on it 7. The intermediate chamber 8 is formed by the housing 1 and the outer surface of the intermediate electrode 5, the charging chamber 9 is formed by the inner surface of the intermediate an ode 5 and a charging electrode 6, holes 10 are made in the housing 1, connecting the cavities of the bunker chambers 2 with the intermediate chamber 8 and the hole 11 made in the housing 1 coaxially with the needle 7. In the intermediate

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.the electrode 5 has holes 12 and holes 13 connecting the cavity of the intermediate chamber 8 with the cavity of the charging chamber 9, and the hole 14 is made in the intermediate electrode along the axis of the charging electrode. The geometry of the intermediate chamber 8 is selected so that the power line with the lowest tension in this chamber is opposite the holes 13 and passes through the holes 12 in the direction of the needle 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.The device operates as follows: dust particles are located in the bunker chamber 2, which is connected through an opening 10 with the volume of the intermediate chamber 8 formed by the housing 1 and the intermediate electrode 5. In the general case of such bunker chambers 2, there can be several such dust particles, each for its kind of dust particles. Piezoelectric emitters 4 are mounted in the bottom of the bunker chambers, to which an alternating voltage is supplied with a frequency corresponding to the resonant frequency of the natural oscillations of the piezoelectric emitter with dust particles sprinkled on it. Thus, in the bunker chambers 2, the particles begin to fluctuate under the action of the mechanical action of the piezoelectric emitter, which reduces the voltage required for the bunker chamber 2 to operate on the bunker electrode 3, when a voltage is applied to it, the dust particles begin to flow through the holes 10 into the intermediate chamber 8 , where moving along the electric field lines through the holes 12 fall into the area of the needle 7. If the dust particle, after charging, did not fall into the outlet 14, or if the needle 7 has not touched, then it moves to the zone of weak field in the region of the holes 13, through which it enters the intermediate chamber 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 Thus, by reducing the voltage necessary for the functioning of the bunker chamber at the bunker electrode, the electric field in the bunker chamber decreases, which reduces the likelihood of an electrical breakdown in the volume of the bunker chamber and eliminates the effect of sintering of small particles. Moreover, due to the introduction of

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.the design of the piezoelectric emitter the process of ejection of particles from the hopper chamber into the cavity of the intermediate chamber is no longer avalanche-like, which allows more precise control of the required particle flux density.

Claims

A source of charged dust particles comprising a housing, a hopper electrode, a charging electrode, a needle, an intermediate electrode, an intermediate chamber formed by the housing and the outer surface of the intermediate electrode, a hopper chamber formed by the housing and the hopper electrode, a charging chamber formed by the charging electrode and the inner surface of the intermediate electrode characterized in that a piezoelectric emitter is installed in the bottom of the bunker chambers.