一种利用电荷施加法对样品颗粒进行静电收集的装置制造方法及图纸

本发明专利技术公布了一种利用电荷施加法对样品颗粒进行静电收集的装置，它由电子发射与加速、颗粒物收集两部分组成。前者通过电荷施加，使样品颗粒带电，后者具有对样品颗粒进行收集的功能。本发明专利技术装置使待收集的样品颗粒带负电，从而在静电场的作用下完成收集。本装置结构简单、体积小、收集效率高，收集效果与样品颗粒的导电性无关。

A device for electrostatic collection of sample particles by means of charge addition method

The invention discloses a device for electrostatic collection of sample particles by charge application method, which consists of two parts: electron emission and acceleration, and particle collection. The former charges the sample particles and the latter collects them. The device of the invention makes the sample particles collected to be negatively charged, thus completing the collection under the action of the electrostatic field. The device has the advantages of simple structure, small volume and high collection efficiency, and the collection effect has nothing to do with the conductivity of the sample particles.

【技术实现步骤摘要】
一种利用电荷施加法对样品颗粒进行静电收集的装置
本专利技术涉及静电吸附领域，具体涉及一种利用电荷施加法对样品颗粒进行静电收集的装置。
技术介绍
近年来中国的载人航天事业取得了前所未有的进展，标志着我国的航天科技水平迈上了一个新的台阶。太空舱作为航天员工作、生活的场所，舱内的环境对航天员的健康安全问题有重大影响。航天员用餐之后漂浮的食品碎屑以及掉落的毛发组织若被航天员吸入体内将危害其健康，因此航天舱内需要一种碎屑收集装置。.精密加工车间漂浮在空中的碎屑，不仅影响加工精度，同时吸入体内会影响员工的身心健康,有必要清除这些碎屑。传统颗粒物收集方法主要有水膜法、胶粘法、过滤法等。水膜法是借助于水或其他液体与带颗粒的气体接触，利用液网、液膜或液滴捕获颗粒。此方法对细颗粒和高黏性的颗粒收集效率比较高，但需对污水进行处理。胶粘法利用采集探头表面涂胶直接粘取颗粒以达到收集的目的，此方法虽然操作简便，但颗粒容易脱落，收集效率低。过滤法是利用滤料的孔径尺寸拦截尺寸大于孔径的样品颗粒，此方法虽然方便快捷，但是易出现二次污染。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种通过电荷施加对样品颗粒进行静电收集的装置，它通过电子枪发射电子，利用电极形成的电场来规定电子移动方向，并对其加速。电子附着在待收集样品颗粒上使之带负电，在收集装置产生的强静电场作用下，带电样品颗粒移向收集筒，实现对样品颗粒的收集。此装置收集效果与颗粒的导电性无关。本专利技术采用的技术方案为：一种利用电荷施加法对样品颗粒进行静电收集的装置，它包括有一块圆环体上底座、一块圆柱体下底座和一个长方体凸台，所述上底座和所述下底座由等间距分布的几根立柱连接，立柱数目不小于3，用螺丝将所述凸台固定于所述上底座外侧，所述装置还包括电子发射与加速、颗粒物收集两个部分，所述电子发射与加速部分由电子枪和极板组成，所述电子枪和所述极板通过陶瓷垫片和螺杆固定在所述凸台上，所述极板有两块，两极板互相平行，且平行于所述凸台的表面，所述颗粒物收集部分由过滤网、漏斗、收集筒、筒内极板组成，所述过滤网安装于所述上底座中央，并覆盖该底座的圆孔，所述漏斗导出口插入所述收集筒口内，所述收集筒通过螺丝同轴固定于所述下底座上，所述筒内极板与筒底平行。由于采用上述结构，使得本专利技术具有以下优点：1.本专利技术装置中上底座和凸台、下底座和收集筒之间使用螺丝装配固定，上底座和下底座、凸台和电子枪、凸台和极板之间使用螺杆装配固定，装置拆卸方便，高度可调节。2.本专利技术通过电荷施加，利用静电法实现对样品颗粒的收集，收集效果与样品颗粒的导电属性无关，借助过滤网自动滤除大尺寸颗粒以防堵塞收集筒口，该方法尤其适应太空环境对颗粒物的收集。附图说明图1利用静电法收集样品颗粒的装置。图2电子发射与加速部分立体图。图3电子发射与加速部分主视图。图4电子发射与加速部分俯视图。图5收集筒剖面图。图1中：1-上底座，2-下底座，3-凸台，4-过滤网，5、6-接线柱，7-漏斗，8-收集筒。图2中：9-螺孔，10-电子枪上的钨丝，11、12-极板，13-陶瓷垫片。图4中：14、15、16-接线柱。图5中：17-筒内极板，18-接线孔，19-螺孔。具体实施方式为了更准确地了解本专利技术的
技术实现思路
，以下将结合具体实施例对本专利技术进行进一步说明。如图1所示，本专利技术的一种利用电荷施加法对样品颗粒进行静电收集的装置，它包括有一个圆环体上底座1，一个圆柱体下底座2，上下底座通过等间距分布的几根立柱连接，立柱数目不小于3。过滤网4安装在上底座1中央，并覆盖上底座1的圆孔。上底座1上有一个接线柱5跟过滤网4相连，下底座2上有一个接线柱6与筒内极板17相连。长方体凸台3通过螺丝固定在上底座1的侧面，上底座1沿一弦垂直底面切去一块以便于长方体凸台3的安装。电子枪通过螺杆固定在长方体凸台3上并且电子枪中螺旋状钨丝10的轴线方向与凸台3的表面平行。两块极板11、12通过螺杆固定在长方体凸台3上并且均与长方体凸台3的表面平行。为了保证两块极板11、12之间的绝缘性，两块极板11、12与螺杆之间均使用了陶瓷垫片13。长方体凸台3上有三个接线柱14、15、16，其中接线柱14接电子枪的正极，接线柱15接电子枪的负极，接线柱15还连接靠近凸台3的极板11，接线柱16接远离凸台3的极板12。利用螺丝将收集筒8同轴固定于下底座2上。内置一块极板17于收集筒8，并与筒底平行，此极板17的作用是与过滤网4之间形成静电场。将漏斗7的导出口插入收集筒8内并且保证漏斗7与收集筒8之间是同轴放置。待收集的样品颗粒经过滤网4的筛选，防止大尺寸颗粒导致收集筒8口堵塞。本专利技术装置总共需要三个电源，其中电源1给电子枪供电，电源2给电子发射与加速部分的两块极板11、12供电，电源3给颗粒物收集部分的过滤网4和筒内极板17供电。电源1正极连接线柱14，电源1负极连接线柱15。电子枪上的钨丝10通电发热后表面产生大量的电子，并向四周辐射。电源2正极连接线柱16，电源2负极连接线柱15。两块极板11、12之间形成静电场，利用静电场来规定电子的移动方向，并对其加速，电子附着在待收集的样品颗粒上使之带负电。电子在电场中受的力为：F1＝q1E1(1)其中q1为电子电荷量，E1为电场强度。电场强度跟电源2电压和极板间的距离有关，三者的关系为：其中U1为电源2电压，d1为两极板11、12间的距离。此时电源2电压不宜过大，电压过大的话电子会在电场中受到大幅的加速。从而以较大的速度撞击待收集颗粒使其电离带正电。两极板11、12之间使用螺杆装配，故极板间距可调。电源3正极连接线柱6，电源3负极连接线柱5，过滤网4和筒内极板17之间形成静电场，带负电荷的样品颗粒在静电场的作用下向漏斗7内运动，并最终被吸附至收集筒内的极板17表面。为了防止正负电荷抵消而导致颗粒物脱落，可在筒内极板表面贴一层介电材质的薄膜。带电颗粒在电场中受的力为：F2＝q2E2(3)其中q2为带电样品颗粒所带电荷量，E2为电场强度。电场强度跟电源3电压和过滤网4与筒内极板17之间的距离有关，三者的关系为：其中U2为电源3电压，d2为过滤网4与筒内极板17之间的距离。电荷施加法对样品颗粒进行静电收集装置的工作原理是通过电子枪发射电子，而带电极板形成的电场规定了电子移动的方向，并加速后附着在样品颗粒上使其带负电。带负电的样品颗粒在收集装置产生的强静电场作用下吸附于筒内极板上。此过程可以分为四个基本过程：1)电子枪发射电子；2)样品颗粒带电；3)样品颗粒迁移；4)样品颗粒吸附于筒内极板。以上实施方式仅用于说明本专利技术，并非对本专利技术的限制。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用电荷施加法对样品颗粒进行静电收集的装置，它包括有一块圆环体上底座、一块圆柱体下底座和一个长方体凸台，所述上底座和所述下底座由等间距分布的几根立柱连接，立柱数目不小于3，用螺丝将所述凸台固定于所述上底座外侧，所述装置还包括电子发射与加速、颗粒物收集两个部分，所述电子发射与加速部分由电子枪和极板组成，所述电子枪和所述极板通过陶瓷垫片和螺杆固定在所述凸台上，所述极板有两块，两极板互相平行，且平行于所述凸台的表面，所述颗粒物收集部分由过滤网、漏斗、收集筒、筒内极板组成，所述过滤网安装于所述上底座中央，并覆盖该底座的圆孔，所述漏斗导出口插入所述收集筒口内，所述收集筒通过螺丝同轴固定于所述下底座上，所述筒内极板与筒底平行。

【技术特征摘要】
1.一种利用电荷施加法对样品颗粒进行静电收集的装置，它包括有一块圆环体上底座、一块圆柱体下底座和一个长方体凸台，所述上底座和所述下底座由等间距分布的几根立柱连接，立柱数目不小于3，用螺丝将所述凸台固定于所述上底座外侧，所述装置还包括电子发射与加速、颗粒物收集两个部分，所述电子发射与加速部分由电子枪和极板组成，所述电子枪和所述极板通过陶瓷垫片和螺杆固定在所述凸台上，所述极板有两块，两极板互相平行，且平行于所述凸台的表面，所述颗粒物收集部分由过滤网、漏斗、收集筒、筒内极板组成，所述过滤网安装于所述上底座中央，并覆盖该底座的圆孔，所述漏斗导出口插入所述收集筒口内，所述收集筒通过螺丝同轴固定于所述下底座上，所述筒内极板与筒底平行。2.权利要求1所述的一种利用电荷施加法对样品颗粒进行静电收集的装置，其特征在于：所述上底座、下底座和凸台均为约束变形能力强的绝缘材质，上底座沿一弦垂直底面切去一块，便于安装凸台。3.权利要求1所述的一种利用电荷施加法对样品颗粒进行静电收集的装置，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：余有龙，王洁，李建权，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34