[发明专利]一种静电式空间超高速微纳粉尘加速装置

说明书

本发明提出一种静电式空间超高速微纳粉尘加速装置，该加速装置包括高速粉尘加速系统、真空容器、样品台和控制系统，高速粉尘加速系统和真空容器连接，样品台位于真空容器内，高速粉尘加速系统用于将粉尘源的粉尘颗粒加速到高速后，通过粉尘参数的筛选来实现高速粉尘撞击的粉尘源输入。解决了目前国内空间超高速微纳粉尘环境模拟装置的技术空白问题，本发明实现了行星际高速粉尘环境模拟与效应研究，开展空间高速粉尘物理理论研究，揭示高速粉尘撞击机械、发光、等离子体等效应与机理，同时可实现粉尘最高速度100km/s，稳定束流速度20km/s的模拟。

技术领域

本发明涉及一种静电式空间超高速微纳粉尘加速装置，属于空间环境模拟技术领域。

背景技术

空间粉尘是空间环境因素中重要的环境因素之一，一方面其在微流星环境中数量较多、分布较广，其与宇宙物质演化(行星际空间)以及人类活动(近地轨道)对环境的影响密切相关,同时对在轨服役飞行器表面功能材料与系统产生损伤效应,成为空间物理和航天技术研究的重要的环境因素。

因此需要一个装置能承担星际空间高速粉尘与效应模拟、星表尘埃环境及效应的模拟，开展空间尘埃物理理论研究，揭示高速粉尘撞击机械、发光、等离子体等效应与机理，研究微流星再入大气，开展星表粉尘环境效应研究，包括人为干扰扬尘与防尘技术，建立航天器在轨服役的空间粉尘环境效应理论与评价技术体系。

发明内容

本发明为了解决上述背景技术中提到的没有空间高速粉尘环境模拟装置的技术问题，提出一种静电式空间超高速微纳粉尘加速装置。

本发明提出一种静电式空间超高速微纳粉尘加速装置，包括高速粉尘加速系统、真空容器、样品台和控制系统，所述高速粉尘加速系统和真空容器连接，所述样品台位于高速粉尘加速系统内，所述高速粉尘加速系统用于将粉尘源的粉尘颗粒加速到高速后，通过粉尘参数的筛选来实现高速粉尘撞击的粉尘源输入，

所述高速粉尘加速系统包括粉尘源、高压发生器、束线段和粉尘筛选系统，所述粉尘源的出口连接高压发生器的入口，所述高压发生器的出口连接束线段，所述束线段上安装有粉尘筛选系统，粉尘源在高压发生器内部为带电粉尘提供初级加速，带电粉尘在高压发生器内逐段加速后进入粉尘筛选系统，

所述真空容器包括烧蚀段、高速撞击舱和真空系统，所述高速撞击舱和烧蚀段连接。

优选地，所述真空系统包括高速撞击舱和烧蚀段的真空维持系统以及烧蚀段所需低压环境的真空过渡压差泵组，所述束线段、压差泵组和烧蚀段依次连接。

优选地，所述高速撞击舱包括真空罐体、烧灼段接口、质谱仪接口、测量接口、分子泵接口、真空测量接口、月尘舱接口和舱门，所述真空罐体上设置有烧灼段接口、质谱仪接口、测量接口、分子泵接口、真空测量接口和月尘舱接口，所述烧灼段接口与烧蚀段连接，所述质谱仪接口连接质谱仪，所述分子泵接口连接分子泵，所述真空测量接口连接真空测量设备，所述月尘舱接口连接月尘舱，所述舱门安装在真空罐体的侧面。

优选地，所述高速撞击舱和烧蚀段的内表面均采用抛光处理，粗糙度不高于1.6，选用304不锈钢材料制造。

优选地，所述烧蚀段能够承受0.1MPa负压。

优选地，所述烧蚀段两端均为法兰结构，一端通过DN400气动插板阀直接与高速撞击舱连接，另一端通过转接法兰和CF200焊接波纹管，经由CF200气动插板阀与压差泵组连接。

优选地，所述烧蚀段的法兰接口采用金属垫圈密封或氟橡胶圈密封。

优选地，所述静电式空间超高速微纳粉尘加速装置能够实现粉尘最高速度100km/s，稳定束流速度20km/s的模拟。

本发明所述的静电式空间超高速微纳粉尘加速装置的有益效果为：

1、本发明可实现粉尘最高速度100km/s，稳定束流速度20km/s的模拟，很好地解决了技术问题。