RU2220518C1 - Способ получения потока микрочастиц и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ получения потока микрочастиц и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2220518C1 RU2220518C1 RU2002114049A RU2002114049A RU2220518C1 RU 2220518 C1 RU2220518 C1 RU 2220518C1 RU 2002114049 A RU2002114049 A RU 2002114049A RU 2002114049 A RU2002114049 A RU 2002114049A RU 2220518 C1 RU2220518 C1 RU 2220518C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plasma
- discharge
- diaphragm
- microparticles
- jet
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
Изобретение относится к физике плазмы, преимущественно к физике и технике моделирования высокоскоростных потоков микрочастиц, и может быть использовано, в частности, при имитации воздействия на поверхность оптических и конструкционных материалов космического приборостроения потоков микрометеоритов и мелкодисперсных частиц антропогенного загрязнения космического пространства на низких околоземных орбитах. В способе получения потока микрочастиц при высокотемпературной эрозии плазмообразующего материала в импульсном струйном диафрагменном разряде в вакууме, струйный диафрагменный разряд формируют в магнитогазодинамическом (МГД) режиме течения струй плазмы на межэлектродном промежутке при условии jо мгд<jo<jо разр, где jо мгд - плотность тока в отверстии диафрагмы, соответствующая переходу течения плазмы струй в магнитогазодинамический режим, A/см2; jo=i/πro 2, A/см2; i - величина тока разряда, A; ro - радиус отверстия диафрагмы, см; jо разр - плотность тока в отверстии диафрагмы, соответствующая пределу механической прочности σразр материала диафрагмы, A/см2; микрочастицы общей массой mΣ получают при выполнении условия Δh0≥ΔH*, где Δho - удельная энтальпия на оси в отверстии диафрагмы, Дж/г; ΔH* - удельная теплота разрушения (абляции) материала диафрагмы, Дж/г; mΣ определяют из соотношения mΣ ≈ ωtимп[r], где ω - средняя скорость уноса массы материала диафрагмы, г/с; tимп - длительность импульса тока разряда, c; при скорости микрочастиц Vчаст (rчаст) за кольцевым электродом, найденной из соотношения , где Сх - коэффициент, учитывающий форму частиц; Vструи - скорость струи плазмы у кольцевого электрода, м/с; tвзаим - время взаимодействия частицы с потоком плазмы в магнитогазодинамическом режиме разряда, c; ρструи - плотность потока плазмы, г/см3; ρчастиц - плотность частицы, г/см3; rчаст - размер микрочастиц, м. Устройство для получения потока микрочастиц включает герметичную разрядную камеру с источником электропитания, газовакуумной системой, кольцевыми электродами, с установленной на оси кольцевых электродов диафрагмой толщиной 2lo из плазмообразующего материала с отверстием диаметром 2ro. В качестве источника питания установлен генератор импульсных токов МГД режима струйного диафрагменного разряда с величиной i(t), удовлетворяющей условию Рмагн>Pкр, где Рмагн= (80π)-1 (0,2 i/ro)2 - давление, обусловленное магнитным полем тока разряда, Па;
Ркр=[0,14 i1,34 (2lo)0,93]/[ro 2,95 (1+ro/2lo)0,67]
- газовое давление в критическом сечении, Па, а диафрагма выполнена из плазмообразующего материала. Технический результат - стабильное получение высокоскоростных потоков устойчивых микрочастиц различного химического состава размером от 0,1 до 900 мкм. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.
Ркр=[0,14 i1,34 (2lo)0,93]/[ro 2,95 (1+ro/2lo)0,67]
- газовое давление в критическом сечении, Па, а диафрагма выполнена из плазмообразующего материала. Технический результат - стабильное получение высокоскоростных потоков устойчивых микрочастиц различного химического состава размером от 0,1 до 900 мкм. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Текст описания в факсимильном виде (см. графическую часть).
Claims (7)
1. Способ получения потока микрочастиц при высокотемпературной эрозии плазмообразующего материала в импульсном струйном диафрагменном разряде в вакууме, отличающийся тем, что струйный диафрагменный разряд формируют в магнитогазодинамическом (МГД) режиме течения струй плазмы на межэлектродном промежутке при условии
jо мгд < jo < jо разр,
где jо мгд - плотность тока в отверстии диафрагмы, соответствующая переходу течения струй плазмы в магнитогазодинамический режим, А/см2;
jo=i/πr [А/см2],
где i - величина тока разряда, A;
ro - радиус отверстия диафрагмы, см;
jо разр - плотность тока в отверстии диафрагмы, соответствующая пределу механической прочности σразр материала диафрагмы, A/см2;
микрочастицы общей массой mΣ получают при выполнении условия
Δho ≥ ΔH*,
где Δho - удельная энтальпия на оси в отверстии диафрагмы, Дж/г;
ΔH* - удельная теплота разрушения (абляции) материала диафрагмы, Дж/г;
mΣ определяют из соотношения
mΣ≈ω tимп [г],
где ω - средняя скорость уноса массы материала диафрагмы, г/с;
tимп - длительность импульса тока разряда, c;
при скорости микрочастиц Vчаст (rчаст) у кольцевого электрода, найденной из соотношения
Vчастиц (rчаст)≈[Cx V tвзаим ρструи ]/ρчастиц rчастиц [м/с],
где Сх - коэффициент, учитывающий форму частиц;
Vструи - скорость струи плазмы у кольцевого электрода, м/с;
tвзаим - время взаимодействия частицы с потоком плазмы в магнитогазодинамическом режиме разряда, c;
ρструи - плотность потока плазмы, г/см3;
ρчастиц - плотность частицы, г/см3;
rчаст - размер микрочастиц, м.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученный поток микрочастиц дополнительно отделяют от потока релаксирующей плазмы за электродом на расстоянии D, удовлетворяющем условию
D>5L,
где L - межэлектродное расстояние, см.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученный поток микрочастиц дополнительно отделяют от потока релаксирующей плазмы созданием одновременно со струйным диафрагменным разрядом за электродом, на расстоянии D1, удовлетворяющем условию
2L<D1<5L,
электрического поля с напряженностью в k раз меньше напряженности электрического поля разрядного промежутка и согласованного с ним во времени.
4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что струйный диафрагменный разряд осуществляют при крутизне спада тока К [A/c] на заднем фронте импульса тока, удовлетворяющем условию
tспад<tвдув,
где tспад=0,9imax /K,
где imax - амплитуда тока разряда, A;
tвдув=ro/Vрад - время радиального вдува микрочастиц размера rчаст=rmax из пограничного слоя у поверхности в отверстии диафрагмы в осевую зону [c],
где ro - радиус отверстия диафрагмы, см;
Vрад=ro Vкр ρкр/lo ρпогр - радиальная скорость микрочастиц, м/с,
где Vкр=724 i0,22/(0,9 ro)0,33 - скорость потока плазмы в критическом сечении, м/с;
ρкр - плотность потока плазмы в критическом сечении, г/см3;
2lo - толщина диафрагмы, см;
ρпогр - плотность вещества в пограничном слое, г/см3.
5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что до формирования МГД режима разряда в разрядный промежуток вводят микрочастицы выбранного размера и химического состава.
6. Устройство для получения потока микрочастиц, включающее герметичную разрядную камеру с источником электропитания, газовакуумной системой, кольцевыми электродами, с установленной на оси кольцевых электродов диафрагмой толщиной 2lo из плазмообразующего материала с отверстием диаметром 2ro, отличающееся тем, что в качестве источника питания выбран генератор импульсных токов МГД режима струйного диафрагменного разряда с величиной тока i(t), удовлетворяющей условию
Pмагн>Pкр,
где Рмагн=(80 π)-1 (0,2i/ro)2 - давление, обусловленное магнитным полем тока разряда, Па;
Ркр=[0,14 i1,34 (2lo)0,98]/[ro 2,95 (1+ro/2lo)0,67] - давление в критическом сечении, Па;
а диафрагма выполнена из плазмообразующего материала.
7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что за кольцевым катодом дополнительно размещены три металлических диска Э1, Э2 и Э3 на расстояниях от среза кольцевого электрода Д1=2L, Д2=3L и Д3=4L с отверстиями, радиусы которых равны R1=R; R2=2R мм и R1<R3<R2 соответственно, где L - межэлектродное расстояние, см; R – радиус отверстия в кольцевых электродах, см, причем диски Э1 и Э3 электрически соединены с катодом, диск Э2 - с кольцевыми анодом и катодом вне вакуумной разрядной камеры через емкостной делитель напряжения, емкостной делитель напряжения своим высоковольтным плечом относительно катода - с анодом, а низковольтным плечом с коэффициентом деления k - с диском Э2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002114049A RU2220518C1 (ru) | 2002-05-29 | 2002-05-29 | Способ получения потока микрочастиц и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002114049A RU2220518C1 (ru) | 2002-05-29 | 2002-05-29 | Способ получения потока микрочастиц и устройство для его осуществления |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002114049A RU2002114049A (ru) | 2003-11-27 |
RU2220518C1 true RU2220518C1 (ru) | 2003-12-27 |
Family
ID=32066535
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002114049A RU2220518C1 (ru) | 2002-05-29 | 2002-05-29 | Способ получения потока микрочастиц и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2220518C1 (ru) |
-
2002
- 2002-05-29 RU RU2002114049A patent/RU2220518C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Нанесение покрытий напылением. Теория, технология и оборудование. Под ред. Б.С. Митина. - М.: Металлургия, 1992, с.198-199. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Giao et al. | Trichel streamers and their transition into the pulseless glow discharge | |
CN109052305A (zh) | 多气隙阻性井型探测器、放大单元、基材及制备方法 | |
RU2220518C1 (ru) | Способ получения потока микрочастиц и устройство для его осуществления | |
CN113059170A (zh) | 一种在金属离心雾化中制备小粒径粉末的转盘装置 | |
Li et al. | Research on Shape Changes in Cylinder Electrodes Incident to Micro‐EDM | |
Conrads | Dense plasma focus as a neutron source for fusion research | |
RU2002114049A (ru) | Способ получения потока микрочастиц и устройство для его осуществления | |
CN111307861B (zh) | 一种基于阴极自转的电弧烧蚀测试*** | |
Boggasch et al. | Z-pinch current enhancement by the inverse skin effect | |
CN111426718A (zh) | 一种基于平板电极的磁旋电弧烧蚀测试*** | |
RU2136382C1 (ru) | Способ сепарации мелкодисперсных порошков и устройство для его осуществления | |
JPS61116799A (ja) | 軸供給型大出力プラズマジエツト発生装置 | |
Zhang et al. | Developing a long lifetime three-electrode spark-gap switch for high power, repetitive, narrow pulse width transversely excited atmospheric CO2 laser | |
RU192808U1 (ru) | Импульсный генератор нейтронов | |
Qi et al. | Effects of bias magnetic field on plasma ejection and dynamic characteristics of a coaxial gun operated in gas-puffed mode | |
Alexeff et al. | A dust plasma | |
Chabrerie et al. | A sensitive device for the measurement of the force exerted by the arc on the electrodes | |
Yalandin et al. | An experimental study of the formation and the dynamics of transportation of a magnetically insulated high-current subnanosecond tubular electron beam | |
Donaldson et al. | Electrode erosion in a high energy spark gap | |
McKENNA et al. | Transient flow and expansion of a pinch discharge plasma in self-induced magnetic fields | |
ESPY | Coaxial high density, hypervelocity plasma generator and accelerator with ionizable metal disc(Coaxial, high density, hypervelocity plasma generator and accelerator using electrodes)[Patent] | |
RU2045132C1 (ru) | Импульсный рентгеновский генератор | |
RU2154329C2 (ru) | Устройство создания искусственной молнии | |
JPH06101394B2 (ja) | 高速原子線源 | |
Han et al. | Characterizing Surface Profiles of Tungsten-based Electrodes Under Intense Pulsed Arcs |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20121224 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140530 |