ИСТОЧНИК ЖИДКИХ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ

Полезная модель относится к области ускорительной техники и может быть использовано в качестве источника высокоскоростных жидких частиц (источниками которых в космической среде могут являться корректирующие двигатели) с целью исследования воздействия их на элементы конструкции космического аппарата.
Известен источник заряженных пылевых частиц, состоящий из бункерной камеры, образованной возбуждающим электродом и внутренней стороной зарядного электрода, зарядной камеры, образованной внешней стороной зарядного электрода корпусом и иглой (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 камеры, 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 оно обладает рядом недостатков:
- низкая частота следования частиц (малые потоки);
- большой разброс параметров частиц (заряда, массы, скорости);
- невозможность получения жидких заряженных высокоскоростных частиц;
- высокая сложность изменения параметров частиц (для изменения параметров частиц необходима разборка источника, удаление остатков частиц и засыпание новых).
-2
Поставлена задача: разработать источник заряженных жидких частиц, позволяющий получать жидкие частицы от 0,1 мкм до 100 мкм с отношением заряда к массе от 100 до 10 соответственно, с высокой моностабильностью параметров частиц, с возможностью поучения как низких потоков так и высоких (до 1000 частиц в секунду), с возможностью дозаправки рабочим веществом и регулировки давления жидкости под вакуумом, со строгой фокусировкой частиц на ось симметрии прибора.
Поставленная задача достигается тем, что в источнике жидких заряженных частиц, содержащем корпус, зарядный электрод, иглу, промежуточный электрод, бункерную, промежуточную и зарядную камеры, корпус выполнен разъемным, зарядный электрод, разделяющий корпус на бункерную и промежуточную камеры, выполнен плоским и на него установлена емкость для жидкости, в которой размещен игольчатый электрод электро-гидро-динамического насоса, в зарядном электроде выполнено отверстие в которое установлена игла заключенная в капиллярное сопло, на зарядный электрод, в области острия иглы, установлен фокусирующий электрод, на крышку установлен игольчатый натекатель жидкости, к которому по средством резьбового соединения прикреплен вытягивающий электрод электро-гидро-динамического насоса, являющийся одновременно крышкой емкости для жидкости, в основание корпуса соосно промежуточному электроду установлен пролетный экран, промежуточный электрод выполнен в виде пластины с отверстием расположенной между иглой и пролетным экраном.
Сущность полезной модели поясняется чертежом.
Устройство содержит составной корпус 1 (состоящий из крышки, боковых стенок и основания), бункерную камеру 2 образованную корпусом 1 и зарядным электродом 3, в которой установлена емкость для жидкости 4,
игольчатый электрод электро-гидро-динамического насоса 5 и вытягивающий электрод электро-гидро-динамического насоса 6, зарядную камеру 7, образованную держателем промежуточного электрода 8, промежуточным электродом 9 и зарядным электродом 3, в которой установлены игла 10 заключенная в капиллярное сопло 11 и фокусирующий электрод 12, промежуточную камеру 13 образованную корпусом 1, зарядным электродом 3 и промежуточным электродом 9, в зарядном электроде 3 и в основании корпуса 1 по окружности выполнены отверстия 14 для откачивания вакуума, на верхнюю крышку установлен игольчатый натекатель жидкости 15, в отверстие в основании корпуса 1 установлен пролетный экран 16.
Устройство работает следующим образом: при ослаблении винта игольчатого натекателя 15, жидкость через игольчатый натекатель 15 (через микро-щель между иглой и стенками отверстия), под действием разницы давлений атмосфера-вакуум, малыми дозами подается в бункерную камеру 2 в емкость для жидкости 4 где происходит ее бурное, кратковременное кипение, обезгаживание. Из емкости для жидкости 4 через капиллярное сопло 11 жидкость подается в зарядную камеру 7, где под действием электрического поля образованного иглой 10 заключенной в капиллярное сопло 11, зарядным электродом 3, промежуточным электродом 9 и фокусирующим электродом 12, в мениске жидкости на кончике иглы 10 образуется заряд того же знака, что и на игле 10, и под действием кулоновских сил происходит разрушение мениска, образуется жидкая заряженная частица. Образованная частица отлетает от мениска с ускорением в электростатическом поле при фокусировке электрическим полем на ось симметрии устройства, пролетая через отверстие промежуточного электрода 9, попадает в промежуточную камеру, в которой продолжает двигаться к выходу из генератора через пролетный экран 16. Для регулировки давления на кончике капилляра (от давления сильно зависят параметры частиц, размер, заряд, скорость) в емкость для жидкости 4 установлен игольчатый электрод
электро-гидро-динамического насоса 5, а к игольчатому натекателю жидкости 15, через отверстие в верхней крышке по средством резьбового соединения прикреплен вытягивающий электрод электро-гидро-динамического насоса 6, таким образом, электростатическое поле образованное игольчатым электродом 5 и вытягивающим электродом 6 электро-гидро-динамического насоса создает электро-гидро-динамические течения давление которых действуют ослабляя электро-гидро-динамическое давление обусловленное электростатическим полем иглы 10, промежуточного электрода 9, фокусирующего электрода 12 (изменяя напряжение на соединенном с вытягивающим электродом 6 электро-гидро-динамического насоса игольчатом натекателе 15 изменяем давление на кончике капиллярного сопла).
-2
Таким образом, в источнике жидких заряженных частиц методом электростатического диспергирования формируются потоки жидких частиц, до 1000 частиц в секунду, от 0,1 мкм до 100 мкм с отношением заряда к массе от 100 до 10 соответственно, с высокой моностабильностью параметров.
За счет того, что параметры жидких частиц зависят от напряжения на игле и давления на кончике капиллярного сопла, стала возможна регулировка параметров частиц путем изменения напряжения на зарядном электроде и вытягивающем электроде электро-гидро-динамического насоса.
За счет установки игольчатого натекателя заправка веществом устройства стала простая и быстрая.