[发明专利]一种适用于静电悬浮装置的实验样品释放回收系统及其应用

说明书

本发明涉及一种适用于静电悬浮装置的实验样品释放回收系统及其应用。所述适用于静电悬浮装置的实验样品释放回收系统包括：封闭腔体，以及位于封闭腔体内部的物料输送机构；所述物料输送机构包括：样品盒、用于带动样品盒转动的旋转电机、以及分布在样品盒两侧且用于实验样品的夹持和运输的前推杆直线运动模组和后推杆直线运动模组。

技术领域

本发明属于材料科学研究领域，涉及空间材料科学技术领域，更具体地，涉及一种可应用于静电悬浮装置的释放回收系统及其应用。

背景技术

静电悬浮技术是一种新型的材料研究手段，广泛应用于地面材料基础科学研究领域，主要包括：晶体生长过程界面稳定性及缺陷形成机理研究、材料非平衡态及相变过程研究、熔体物性精确测量等。将静电悬浮技术与空间材料实验平台相结合，对于开展新材料探索、天地差异性对比、材料合成机理研究等工作具有重要价值。

样品释放回收是静电悬浮装置使用过程中的关键环节，目前已知的静电悬浮装置中，通常使用单推杆输料方式，例如专利文件CN104569033A公开的设计类型，这种输料结构需要沿重力方向放置，无法适用地面横向安装的环境，尤其在微重力条件下，样品无法通过单推杆运送到指定位置。

另一方面，地面静电悬浮装置，更多采用人工方式回收样品。而在轨飞行的情况下，如果采用人工方式，将给宇航员增加大量的操作负担，降低实验效率，浪费实验资源。

此外，静电悬浮实验过程中会产生大量失控样品，地面静电装置可以在开放环境中对失控样品进行清理，无需考虑样品漂浮的问题。然而，在轨飞行的情况下，废样会在开放环境中随机飘动，一旦被宇航员吸入，会威胁宇航员生命安全，造成无法估量的损失。

基于以上原因，现有的静电悬浮系统无法满足空间应用的需求。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种适用于静电悬浮装置的实验样品释放回收系统，尤其适用于空间失重环境中。

本发明中，所述的实验样品释放回收系统，包括：封闭腔体，以及位于封闭腔体内部的物料输送机构。

本发明中，所述物料输送机构包括：样品盒、用于带动样品盒转动的旋转电机、以及分布在样品盒两侧且用于实验样品的夹持和运输的前推杆直线运动模组和后推杆直线运动模组。作为一个示例，物料输送机构包括：样品盒、旋转电机(一台)、前推杆直线运动模组和后推杆直线运动模组。实验过程中，由旋转电机带动样品盒转动，选择实验样品。两台直线运动模组相对分布在样品盒两侧，分别带动前后两根推杆运动，将样品夹出样品盒，运送到指定的实验区域，进行悬浮控制。

优选地，所述样品盒包括：盒体、具有轮盘结构的样品池和盖板；所述具有轮盘结构的样品池上设置多个圆柱孔槽，用于安放试验样品。其中，样品盒中样品池采用轮盘结构，通过多个圆柱孔槽(通孔结构)安放实验样品。更优选，样品盒与旋转电机之间采用滑槽联轴器的形式，可实现快速拆装更换。

优选的，所述前推杆直线运动模组包括：前推杆和控制前推杆直线运动的样品释放电机；所述后推杆直线运动模组包括：后推杆和控制后推杆直线运动的样品回收电机。

优选的，所述旋转电机和直线模组的电机(样品释放电机和样品回收电机)采用带有绝对值反馈功能的伺服电机，或者采用带旋转变压器的步进电机。

优选的，所述实验样品释放回收系统还包括位于封闭腔体内部且设置在前推杆直线运动模组和后推杆直线运动模组之间的静电悬浮装置；所述静电悬浮装置包含侧电极、前电极、后电极，且侧电极、前电极和后电极之间的空间为样品悬浮区域。

更优选地，控制前推杆直线运动模组和后推杆直线运动模组，通过前推杆和后推杆夹持住圆柱孔槽中的实验样品同时将实验样品的运输至静电悬浮装置的样品悬浮区域。