RU2183535C1 - Method of producing metal clusters and device for its embodiment - Google Patents

Abstract

FIELD: powder metallurgy, particularly, methods and devices for production of metal clusters in supersonic flow. SUBSTANCE: method includes generation of plasma, evaporation and condensation of metal or alloy in plasma and injection of substance for particle binding. Injection of particle binding substance is made in to zone of flow of rarefaction of supersonic vapor-gas for provision of clusters condensation and their subsequent encapsulation on molecules of particle binding substance. Device for method embodiment has a plasma generator, appliance for supply of clusters binding substance, clusters accumulator with case. Installed on the plasma generator is a flat nozzle. Appliance for supply of clusters binding substance is placed in space between the plasma generator body and flat nozzle and made in the form of horseshoe-shaped piston and two rows of porous inserts installed in wall of cluster accumulator. The first row is located in place where flat nozzle wall and wall of cluster accumulator body form convex angle, and the second row of inserts is located near inlet holes of cases installed in flat channels of clusters accumulator. EFFECT: production of clusters sizing less than 10 nm with minimal difference in dispersity; prolonged storage of clusters. 8 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности, к способам и устройствам, реализующим получение металлических кластеров, являющихся молекулярными структурами, в сверхзвуковом парогазовом потоке. The invention relates to powder metallurgy, in particular, to methods and devices that realize the production of metal clusters, which are molecular structures, in a supersonic vapor-gas stream.

Известен способ получения порошкового аморфного материала [1], при котором осуществляют ускорение нагретой парогазовой смеси до сверхзвуковых скоростей с последующим охлаждением ее при сверхзвуковом истечении через сверхзвуковое сопло. A known method of producing a powder of amorphous material [1], in which the heated vapor-gas mixture is accelerated to supersonic speeds, followed by cooling it at supersonic outflow through a supersonic nozzle.

К недостаткам этого способа относится то, что при его использовании возможно получение ультрадисперсных порошков с размерами частиц более 10 нм из-за того, что в сверхзвуковом потоке образующиеся в результате газодинамического охлаждения частицы коагулируют с образованием ультрадисперсных порошков. Кроме того, образующийся ультрадисперсный порошок имеет значительный разброс по дисперсности из-за неоднородной структуры сверхзвукового потока, связанной со скачками уплотнения и волнами разрежения. The disadvantages of this method include the fact that when using it, it is possible to obtain ultrafine powders with particle sizes greater than 10 nm due to the fact that in a supersonic flow, particles formed as a result of gas-dynamic cooling coagulate to form ultrafine powders. In addition, the resulting ultrafine powder has a significant dispersion in dispersion due to the inhomogeneous structure of the supersonic flow associated with shock waves and rarefaction waves.

Из известных способов наиболее близким является способ получения ультрадисперсных порошков в газовой фазе из металлов или сплавов с полимерным покрытием [2]. С помощью контролирования скорости испарения исходного материала и объемного расхода органического мономера имеется возможность получения частиц размеров от нескольких единиц до нескольких десятков нанометров с полимерным покрытием толщиной более 2 нм. Of the known methods, the closest is the method of producing ultrafine powders in the gas phase from metals or alloys with a polymer coating [2]. By controlling the evaporation rate of the starting material and the volumetric flow rate of the organic monomer, it is possible to obtain particles of sizes from several units to several tens of nanometers with a polymer coating with a thickness of more than 2 nm.

Недостатками этого способа являются невозможность получения кластеров металлов или сплавов, размеры которых составляют менее 10 нм с полимерным покрытием с уменьшенным разбросом по дисперсности частиц. The disadvantages of this method are the inability to obtain clusters of metals or alloys whose dimensions are less than 10 nm with a polymer coating with a reduced dispersion in particle dispersion.

Известно устройство [3], содержащее плазменный генератор потока частиц, герметичный корпус, трубопровод откачки газа и сборник с контейнером. A device [3] is known that contains a plasma particle stream generator, a sealed housing, a gas pumping pipeline, and a container with a container.

К недостаткам этого устройства относится то, что его конструкция не позволяет получать металлические кластеры с минимальным разбросом по дисперсности частиц вследствие агломерации частиц между собой. The disadvantages of this device include the fact that its design does not allow to obtain metal clusters with a minimum dispersion in particle dispersion due to particle agglomeration between themselves.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для получения ультрадисперсных порошков [4] , которое содержит плазменный генератор потока частиц, герметичный корпус, трубопровод откачки газа, соединенный с корпусом, и сборник порошка с контейнером, приспособление для подачи связующего частиц. The closest in technical essence to the proposed one is a device for producing ultrafine powders [4], which contains a plasma particle flow generator, a sealed housing, a gas pumping pipe connected to the housing, and a powder collector with a container, a device for feeding binder particles.

Это устройство по своей конструкции не позволяет гарантированно получать металлические кластеры с узким диапазоном по дисперсности частиц, т.к. сборник порошка с контейнером расположен за соплом генератора потока частиц, вследствие чего происходит агломерация частиц с превращением их в ультрадисперсный порошок. This device by its design does not guarantee the production of metal clusters with a narrow range of particle dispersion, because a powder collector with a container is located behind the nozzle of the particle flow generator, as a result of which the particles agglomerate with their transformation into ultrafine powder.

Задача изобретения - получение металлических кластеров с минимальным разбросом по дисперсности. The objective of the invention is to obtain metal clusters with a minimum dispersion dispersion.

Технический результат заключается в возможности получать металлические кластеры с размерами менее 10 нм с минимальным разбросом по дисперсности, заключенные в оболочку из молекул парафина, т.е. капсулированных, что обеспечит длительное хранение кластеров. The technical result consists in the ability to obtain metal clusters with sizes less than 10 nm with a minimum dispersion dispersion, enclosed in a shell of paraffin molecules, i.e. encapsulated, which will provide long-term storage of clusters.

Технический результат достигается тем, что в способе получения металлических кластеров, включающем генерирование плазмы, испарение и конденсацию металла или сплава в плазменном потоке и инжекцию связующего частицы вещества, согласно изобретению инжекцию связующего частицы вещества осуществляют в зону течения разрежения сверхзвукового парогазового потока для обеспечения конденсации кластеров и последующего их капсулирования на молекулах связующего частицы вещества. The technical result is achieved in that in a method for producing metal clusters, including plasma generation, evaporation and condensation of a metal or alloy in a plasma stream and injection of a binder particle, according to the invention, a binder particle is injected into the rarefaction flow zone of a supersonic vapor-gas stream to ensure condensation of the clusters and their subsequent encapsulation on the molecules of the binder particles of the substance.

Кроме того, отношение расхода связующего кластеры вещества, необходимого для капсулирования кластеров, к расходу связующего кластеры вещества, которое достаточно для конденсации кластеров, поддерживают равным

где G₁ - массовый расход связующего вещества, достаточного для конденсации кластеров; кг/с;
G₂ - массовый расход связующего вещества, необходимого для капсулирования кластеров; кг/с;
R₀ - радиус кластера, м;
d - диаметр молекулы связующего вещества, м;
ρ₀ _ плотность конденсированного материала; кг/м³;
m₀ - масса атома кластера; кг;
q₀ - число атомов, содержащихся в кластере радиуса R₀.In addition, the ratio of the flow rate of the binder to the clusters of the substance necessary for encapsulating the clusters to the flow rate of the binder to the clusters of the substance, which is sufficient for condensation of the clusters, is maintained equal

where G ₁ is the mass flow rate of the binder sufficient to condense the clusters; kg / s;
G ₂ - mass flow rate of the binder required for encapsulation of the clusters; kg / s;
R ₀ is the radius of the cluster, m;
d is the diameter of the molecule of the binder, m;
ρ ₀ _ the density of the condensed material; kg / m ³ ;
m ₀ is the mass of the atom of the cluster; kg;
q ₀ is the number of atoms contained in a cluster of radius R ₀ .

Причем в качестве связующего кластеры вещества используют парафин, а в качестве плазмообразующего и несущего частицы порошка и кластеры газа используют аргон. Moreover, paraffin is used as the binder of the substance clusters, and argon is used as the plasma-forming and carrier particles of the powder and gas clusters.

Технический результат достигается также тем, что в известном устройстве для получения металлических кластеров, содержащем плазменный генератор, приспособление для подачи связующего кластеры вещества, сборник кластеров с пеналом, согласно изобретению на плазменном генераторе установлено сопло, выполненное плоским, приспособление для подачи связующего кластеры вещества размещено в пространстве между корпусом плазменного генератора и плоским соплом и выполнено в виде подковообразного поршня и двух рядов пористых вкладышей, установленных на стенке корпуса сборника кластеров, причем первый ряд размещен там, где стенка плоского сопла и стенка корпуса сборника кластеров образуют выпуклый угол, а второй ряд вкладышей расположен около входных отверстий пеналов, установленных в плоских каналах сборника кластеров. The technical result is also achieved by the fact that in the known device for producing metal clusters containing a plasma generator, a device for feeding binder clusters of matter, a cluster of clusters with a canister, according to the invention, a nozzle made flat is installed on the plasma generator, a device for feeding binder clusters of matter is placed in the space between the plasma generator housing and the flat nozzle and is made in the form of a horseshoe-shaped piston and two rows of porous inserts, installed located on the wall of the cluster collector body, the first row is located where the wall of the flat nozzle and the wall of the cluster collector body form a convex angle, and the second row of inserts is located near the inlet openings of the canisters installed in the flat channels of the cluster collector.

Кроме того, боковые стенки пеналов изготовлены из пористого материала. In addition, the side walls of the canisters are made of porous material.

При этом отношение пористости второго ряда вкладышей к пористости первого ряда вкладышей соответствует отношению расходов связующего вещества и жектируемого через вкладыши:

где П₁ - пористость первого ряда вкладышей;
П₂ - пористость второго ряда вкладышей,

где S₁ - площадь проходного сечения первого ряда вкладышей; м²;
S₂ - площадь проходного сечения второго ряда вкладышей, м².In this case, the ratio of the porosity of the second row of liners to the porosity of the first row of liners corresponds to the ratio of the costs of the binder and ejected through the liners:

where P ₁ - the porosity of the first row of liners;
P ₂ - the porosity of the second row of liners,

where S ₁ - the flow area of the first row of inserts; m ² ;
S ₂ - the flow area of the second row of liners, m ² .

Кроме того, сборник кластеров снабжен постоянным магнитом, установленным на внешней поверхности дна пенала, причем площадь поперечного сечения постоянного магнита равна площади дна, а полюса постоянного магнита расположены параллельно боковым стенкам пенала. In addition, the cluster collector is equipped with a permanent magnet mounted on the outer surface of the bottom of the pencil case, the cross-sectional area of the permanent magnet being equal to the bottom area, and the poles of the permanent magnet parallel to the side walls of the pencil case.

Способ основывается на процессе конденсации металлического пара, в результате которого молекулы инертного связующего вещества, инжектируемого в зону конденсации, становятся центрами зародышеобразования с последующим превращением зародышей в металлические кластеры. При этом инжекция связующего вещества производится в зоне течения разрежения Прандтля-Майера, образующегося при обтекании выпуклого угла. В этом случае минимизируется динамическое и тепловое воздействие на процесс конденсации, а образующиеся кластеры имеют минимальные разбросы по дисперсности, поскольку интенсивность скачков уплотнения, возникающих при инжекции связующего вещества в зону течения разрежения сверхзвукового потока значительно снижается. The method is based on the process of condensation of metal vapor, as a result of which the molecules of an inert binder injected into the condensation zone become nucleation centers with subsequent transformation of the nuclei into metal clusters. In this case, the injection of a binder is carried out in the zone of the Prandtl-Mayer rarefaction flow, which is formed during the flow around a convex angle. In this case, the dynamic and thermal effects on the condensation process are minimized, and the resulting clusters have minimal dispersion in dispersion, since the intensity of compression shocks arising from the injection of a binder into the zone of supersonic flow rarefaction decreases significantly.

Следующим очень важным элементом способа получения металлических кластеров является процесс капсулирования, т.е. создание оболочки для кластера из молекул инертного связующего вещества. В этом случае капсула, в которую заключен кластер, препятствует его коагуляции с другими кластерами как в процессе получения, так и при длительном хранении. The next very important element of the method for producing metal clusters is the encapsulation process, i.e. creating a shell for a cluster of inert binder molecules. In this case, the capsule in which the cluster is enclosed prevents its coagulation with other clusters both during production and during long-term storage.

Для обеспечения способа получения металлических кластеров заданной дисперсности необходимо знать отношение расхода связующего кластеры вещества, необходимого для капсулирования кластеров к расходу связующего кластеры вещества, которое достаточно для конденсации кластеров. Это отношение зависит от числа атомов, содержащихся в кластере, которое наряду с плотностью конденсированного материала и массы атома определяет дисперсность, которая задана радиусом кластера:

где G₁ - массовый расход связующего вещества, достаточного для конденсации кластеров;
G₂ - массовый расход связующего вещества, необходимого для капсулирования кластеров;
q₀ - число атомов, содержащихся в кластере радиуса R₀;
m₀ - масса атома кластера;
ρ₀ - плотность конденсированного материала;
d - диаметр молекулы связующего вещества.To provide a method for producing metal clusters of a given dispersion, it is necessary to know the ratio of the flow rate of the binder to the clusters of the substance necessary for encapsulating the clusters to the flow rate of the binder to the clusters of the substance, which is sufficient for condensation of the clusters. This ratio depends on the number of atoms contained in the cluster, which, along with the density of the condensed material and the mass of the atom, determines the dispersion, which is given by the radius of the cluster:

where G ₁ is the mass flow rate of the binder sufficient to condense the clusters;
G ₂ - mass flow rate of the binder required for encapsulation of the clusters;
q ₀ is the number of atoms contained in a cluster of radius R ₀ ;
m ₀ is the mass of the atom of the cluster;
ρ ₀ is the density of the condensed material;
d is the diameter of the molecule of the binder.

При этом для вывода зависимости, определяющей отношение расходов, определены следующие условия:
- кластер с числом атомов q₀ конденсируется на 1 молекуле связующего вещества, таким образом

где q₁ - число молекул связующего вещества, которого достаточно для конденсации кластера;
- для формирования капсулы для кластера необходимо создать оболочку из молекул связующего вещества, число которых равно

где q₂ - число молекул связующего вещества, которое необходимо для капсулирования кластера.In this case, to derive the dependence that determines the ratio of costs, the following conditions are defined:
- a cluster with the number of atoms q ₀ condenses on 1 molecule of the binder, thus

where q ₁ is the number of molecules of the binder, which is sufficient for condensation of the cluster;
- to form a capsule for a cluster, it is necessary to create a shell of molecules of a binder, the number of which is equal to

where q ₂ is the number of molecules of the binder, which is necessary for encapsulation of the cluster.

Таким образом, после определения

легко рассчитать G₂, где m₁ - масса молекулы связующего вещества, а t - время.So after defining

it is easy to calculate G ₂ , where m ₁ is the mass of the molecule of the binder, and t is the time.

Применение в способе получения металлических кластеров в качестве связующего вещества парафина позволяет эффективно использовать его как для конденсации, так и для капсулирования кластеров. Этому способствуют свойства парафина, такие как:
- отсутствие в молекуле парафина кислорода;
- низкая температура плавления;
- термическое разложение на ацетилен, метан при температурах парогазового потока, при которых происходят процессы конденсации и капсулирования.The use of paraffin in the method of producing metal clusters as a binder allows its efficient use both for condensation and for encapsulation of clusters. Paraffin properties, such as:
- lack of oxygen in the paraffin molecule;
- low melting point;
- thermal decomposition into acetylene, methane at steam-gas flow temperatures at which condensation and encapsulation processes occur.

Использование аргона в качестве плазмообразующего и несущего частицы порошка, а затем и кластеры инертного газа существенно влияет на процессы конденсации и капсулирования кластеров:
- исходный металлический порошок в потоке аргоновой плазмы превращается в металлический пар;
- обеспечивается чистота металлического пара, а следовательно, и полученных кластеров;
- реализуются процессы расширения парогазового потока, в том числе течение разрежения.The use of argon as a plasma-forming and carrier particle of a powder, and then inert gas clusters, significantly affects the processes of condensation and encapsulation of clusters:
- the initial metal powder in a stream of argon plasma is converted into metal vapor;
- the purity of the metal vapor, and therefore the resulting clusters, is ensured;
- processes of expansion of the vapor-gas flow, including the rarefaction flow, are being implemented.

На фиг. 1 и на фиг. 2 (разрез А-А), на фиг. 3 (сечение Б-Б) и на фиг.4 изображено устройство для получения металлических кластеров. In FIG. 1 and in FIG. 2 (section AA), in FIG. 3 (section BB) and FIG. 4 shows a device for producing metal clusters.

Устройство содержит плазменный генератор 1 с плоским соплом 2, приспособление для подачи связующего кластеры вещества, состоящее из цилиндра 3, подковообразного поршня 4 и двух рядов пористых вкладышей, установленных на стенке корпуса сборника кластеров 5, причем первый ряд 6 там, где стенка плоского сопла и стенка корпуса сборника кластеров образуют выпуклый угол, а второй ряд 7 расположен около входных отверстий пеналов 8, установленных в плоских каналах сборника кластеров. Полость цилиндра 3 между поршнем 4 и вкладышами 6 и 7 заполнена связующим веществом 9, например, парафином, а полость между стенкой генератора 1 и поршнем 4 сообщается с трубопроводом 10 подачи газа через коллектор 11. The device comprises a plasma generator 1 with a flat nozzle 2, a device for supplying binder clusters of matter, consisting of a cylinder 3, a horseshoe-shaped piston 4 and two rows of porous inserts mounted on the wall of the cluster collector body 5, the first row 6 where the wall of the flat nozzle and the wall of the cluster collector body form a convex angle, and the second row 7 is located near the inlet openings of the canisters 8 installed in the flat channels of the cluster collector. The cavity of the cylinder 3 between the piston 4 and the liners 6 and 7 is filled with a binder 9, for example, paraffin, and the cavity between the wall of the generator 1 and the piston 4 communicates with the gas supply pipe 10 through the manifold 11.

Устройство снабжено пеналами 8, боковые стенки которых изготовлены из пористого материала. The device is equipped with pencil cases 8, the side walls of which are made of porous material.

В устройство для получения кластеров из магнитных металлов (фиг.4) сборник кластеров снабжен постоянным магнитом 12, установленным на внешней поверхности дна пенала. При этом площадь поперечного сечения магнита выбрана равной площади дна, а его полюса (N-S) расположены параллельно боковым стенкам пенала. In the device for producing clusters of magnetic metals (figure 4), the cluster collection is equipped with a permanent magnet 12 mounted on the outer surface of the bottom of the pencil case. In this case, the cross-sectional area of the magnet is chosen equal to the bottom area, and its poles (N-S) are parallel to the side walls of the pencil case.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

После включения плазменного генератора 1, входящего в плазмогазодинамическую установку, и установления стационарного сверхзвукового потока в плоском сопле 2, в плазменный генератор вводится металлический порошок микронной дисперсности, который на входе в критическое сечение сопла испаряется в потоке аргоновой плазмы. В результате этого процесса на входе в сопло образуется парогазовая смесь, состоящая из молекул или атомов металла и молекул плазмообразующего газа - аргона. На выходе сопла парогазовый поток ускоряется до сверхзвуковой скорости, в результате этого резко снижается температура потока. Последующее расширение потока и его поворот происходят при обтекании выпуклого угла, образованного стенкой сопла и стенкой корпуса сборника кластеров 5. В зоне поворота в поток инжектируется связующее кластеры вещество (парафин) через пористые керамические вкладыши первого ряда 6. Вытеснение происходит с помощью давления газа, например аргона, который подается в полость между стенкой генератора 1 и подковообразным поршнем 4. Полость сообщается с трубопроводом подачи газа 10 через коллектор 11. Одновременно происходит вытеснение парафина через пористые керамические вкладыши второго ряда 7. Таким образом осуществляется инжекция парафина в парогазовый поток для конденсации и капсулирования металлических кластеров, которые попадают в пеналы 8 сборника кластеров, а несущий газ (аргон) перетекает через зазоры между стенками плоских каналов сборника кластеров и боковыми стенками пеналов. After turning on the plasma generator 1, which is part of the plasma gas-dynamic installation, and establishing a stationary supersonic flow in a flat nozzle 2, a micron dispersion metal powder is introduced into the plasma generator, which evaporates in the argon plasma stream at the entrance to the critical section of the nozzle. As a result of this process, a vapor-gas mixture is formed at the entrance to the nozzle, consisting of molecules or metal atoms and molecules of a plasma-forming gas - argon. At the nozzle exit, the gas-vapor flow accelerates to a supersonic speed; as a result, the flow temperature sharply decreases. Subsequent expansion of the flow and its rotation occurs when a convex angle is formed around the nozzle wall and the wall of the cluster collector body 5. In the rotation zone, a substance (paraffin) binder is injected into the flow through porous ceramic liners of the first row 6. Extrusion is performed using gas pressure, for example argon, which is fed into the cavity between the wall of the generator 1 and the horseshoe-shaped piston 4. The cavity communicates with the gas supply pipe 10 through the manifold 11. At the same time, paraffin is displaced through porous ceramic liners of the second row 7. In this way, paraffin is injected into the vapor-gas stream to condense and encapsulate metal clusters that fall into the canisters 8 of the cluster collector, and the carrier gas (argon) flows through the gaps between the walls of the flat channels of the cluster collector and the side walls of the canisters .

Для повышения эффективности заполнения пеналов капсулированными кластерами, с целью ликвидации застойных зон в полости пеналов, боковые стенки пеналов целесообразно изготовить из пористого материала. To increase the efficiency of filling canisters with encapsulated clusters, in order to eliminate stagnant zones in the cavity of the canisters, it is advisable to make the side walls of the canisters from porous material.

В случае получения кластеров из магнитных металлов дополнительно используется постоянный магнит. Поток металлических кластеров попадает в зону магнитного поля, что способствует повышению эффективности улавливания кластеров. In the case of clusters of magnetic metals, a permanent magnet is additionally used. The flow of metal clusters enters the magnetic field zone, which contributes to an increase in the efficiency of cluster capture.

Применение предложенного способа и устройства, реализующего его, позволит создать новые высокотехнологичные процессы получения металлических кластеров размерами менее 10 нм с минимальным разбросом по дисперсности, заключенных в оболочку из молекул парафина, т.е. капсулированных, что обеспечивает длительное хранение полученных кластеров. The application of the proposed method and device that implements it will allow creating new high-tech processes for producing metal clusters with sizes less than 10 nm with a minimum dispersion dispersion, enclosed in a shell of paraffin molecules, i.e. encapsulated, which ensures long-term storage of the resulting clusters.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Патент РФ на изобретение 2080213, В 22 F 9/12, БИ 15, 1997.SOURCES OF INFORMATION
1. RF patent for the invention 2080213, 22 F 9/12, BI 15, 1997.

2. Заявка 3264610 Японии, МКИ В 22 F 9/12, В 01 J 19/08, /Андзай Хироси; Эну о кэ К.К. - -2-65419, заявл. 15.03.90, опубл. 25.11.91 // Кокай токке Кохо. Сер. 3(4).- 1991.- 72.-С.53-55.- Яп. (прототип). 2. Application 3264610 of Japan, MKI B 22 F 9/12, B 01 J 19/08, / Andzai Hiroshi; Enu o ke K.K. - -2-65419, stated 03/15/90, publ. 11/25/91 // Kokai Tokke Kokho. Ser. 3 (4) .- 1991.- 72.-S.53-55.- Jap. (prototype).

3. Патент Японии 49-1717, кл. 12 С 24, 1974. 3. Japan Patent 49-1717, CL 12 pp. 24, 1974.

4. Авторское свидетельство СССР 1759560, В 22 F 9/02, 9/12, БИ -33, 1992 (прототип). 4. Copyright certificate of the USSR 1759560, B 22 F 9/02, 9/12, BI-33, 1992 (prototype).

Claims (8)

1. Способ получения металлических кластеров, включающий генерирование плазмы, испарение металла или сплава в плазменном потоке и инжекцию связующего частицы вещества, отличающийся тем, что инжекцию связующего частицы вещества производят в зоне течения разрежения сверхзвукового парогазового потока, при этом конденсация кластеров и последующее их капсулирования происходит на молекулах связующего частицы вещества. 1. The method of producing metal clusters, including the generation of plasma, the evaporation of a metal or alloy in a plasma stream and the injection of a binder particle of a substance, characterized in that the injection of a binder particle of a substance is carried out in the rarefaction flow zone of a supersonic vapor-gas stream, while the condensation of the clusters and their subsequent encapsulation occurs on molecules of a binder particle of a substance. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отношение расхода связующего кластеры вещества, необходимого для капсулирования кластеров, к расходу связующего кластеры вещества, которое достаточно для конденсации кластеров, поддерживают равным

где G₁ - массовый расход связующего вещества, достаточного для конденсации кластеров, кг/с;
G₂ - массовый расход связующего вещества, необходимого для капсулирования кластеров, кг/с;
R_о - радиус кластера, м;
d - диаметр молекулы связующего вещества, м;
ρ_o - плотность конденсированного материала, кг/м³;
m₀ - масса атома кластера, кг;
q₀ - число атомов, содержащихся в кластере радиуса R₀.2. The method according to p. 1, characterized in that the ratio of the flow rate of the binder to the clusters of the substance necessary for encapsulating the clusters to the flow rate of the binder to the clusters of the substance, which is sufficient for condensation of the clusters, is maintained equal

where G ₁ is the mass flow rate of the binder, sufficient for condensation of the clusters, kg / s;
G ₂ - mass flow rate of the binder required for encapsulation of clusters, kg / s;
R _about - the radius of the cluster, m;
d is the diameter of the molecule of the binder, m;
ρ _o - the density of the condensed material, kg / m ³ ;
m ₀ is the mass of the atom of the cluster, kg;
q ₀ is the number of atoms contained in a cluster of radius R ₀ . 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве связующего кластеры вещества используют парафин. 3. The method according to PP. 1 and 2, characterized in that as a binder, the clusters of the substance use paraffin. 4. Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что в качестве плазмообразующего и несущего частицы порошка и кластеры газа используют аргон. 4. The method according to PP. 1-3, characterized in that as the plasma-forming and carrier particles of the powder and gas clusters use argon. 5. Устройство для получения металлических кластеров, содержащее плазменный генератор, приспособление для подачи связующего кластеры вещества, сборник кластеров с пеналом, отличающееся тем, что на плазменном генераторе установлено сопло, выполненное плоским, приспособление для подачи связующего кластеры вещества размещено в пространстве между корпусом плазменного генератора и плоским соплом и выполнено в виде подковообразного поршня и двух рядов пористых вкладышей, установленных на стенке корпуса сборника кластеров, причем первый ряд размещен там, где стенка плоского сопла и стенка корпуса сборника кластеров образуют выпуклый угол, а второй ряд вкладышей размещен около входных отверстий пеналов, установленных в плоских каналах сборника кластеров. 5. A device for producing metal clusters containing a plasma generator, a device for supplying binder clusters of matter, a collection of clusters with a pencil case, characterized in that the nozzle is made flat on the plasma generator, a device for feeding binder clusters of material is placed in the space between the body of the plasma generator and a flat nozzle and made in the form of a horseshoe-shaped piston and two rows of porous inserts mounted on the wall of the cluster collector body, the first row Situated where the flat wall of the nozzle housing wall and a collection of clusters form a convex angle and a second row of inserts arranged around the inlets of canisters installed in the flat channels clusters collection. 6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что боковые стенки пеналов изготовлены из пористого материала. 6. The device according to p. 5, characterized in that the side walls of the canisters are made of porous material. 7. Устройство по пп. 5 и 6, отличающееся тем, что отношение пористости второго ряда вкладышей к пористости первого ряда вкладышей соответствует отношению расходов связующего вещества, инжектируемого через вкладыши

где П₁ - пористость первого ряда вкладышей;
П₂ - пористость второго ряда вкладышей;

где S₁ - площадь проходного сечения первого ряда вкладышей, м²;
S₂ - площадь проходного сечения второго ряда вкладышей, м².7. The device according to paragraphs. 5 and 6, characterized in that the ratio of the porosity of the second row of liners to the porosity of the first row of liners corresponds to the ratio of the costs of the binder injected through the liners

where P ₁ - the porosity of the first row of liners;
P ₂ - porosity of the second row of liners;

where S ₁ - the flow area of the first row of liners, m ² ;
S ₂ - the flow area of the second row of liners, m ² . 8. Устройство по пп. 5-7, отличающееся тем, что сборник кластеров снабжен постоянным магнитом, установленным на внешней поверхности дна пенала, причем площадь поперечного сечения постоянного магнита равна площади дна, а полюса постоянного магнита расположены параллельно боковым стенкам пенала. 8. The device according to paragraphs. 5-7, characterized in that the cluster collector is equipped with a permanent magnet mounted on the outer surface of the bottom of the pencil case, the cross-sectional area of the permanent magnet being equal to the bottom area, and the poles of the permanent magnet parallel to the side walls of the pencil case.

Images