尘埃等离子体生成系统技术方案

本发明专利技术公开了一种尘埃等离子体生成系统，属于尘埃等离子体领域。该尘埃等离子体生成系统包括尘埃等离子体射流装置；尘埃等离子体射流装置分别与用于将其内部气体喷射至尘埃等离子体射流装置的气体装置、用于电离进入尘埃等离子体射流装置内的气体的电离装置、用于将其内部尘埃喷出与流经尘埃等离子体射流装置的电离后的气体混合而形成尘埃等离子体的尘埃装置及用于对尘埃等离子体进行电子密度检测的密度检测装置连接；气体装置、电离装置、尘埃装置和密度检测装置分别与控制装置连接。

【技术实现步骤摘要】
尘埃等离子体生成系统
本专利技术涉及尘埃等离子体领域，具体涉及一种尘埃等离子体生成系统。
技术介绍
研究电磁波在尘埃等离子体中的传播、散射特性，以及尘埃等离子体与电磁波的相互作用是星际媒质探索、地球电离层和中高层大气现象的认识乃至纳米科学和微电子加工的研究的基础和关键内容。由于在空间尘埃等离子体中电子密度、尘埃浓度分布呈现明显的分层结构，所以空间尘埃等离子体环境对电磁波传播的影响，可以看作是平行平面边界随机介质中的波传播问题，可以将尘埃等离子体按电子密度分层处理，在每一层内电子密度是均匀且稳定的。因此，能控制尘埃等离子体的电子密度、尘埃浓度长时间的稳定在特定的分布函数上有助于对尘埃等离子体电磁波开展研究。现有地面产生尘埃等离子体的装置主要有稳态装置和尘埃等离子体实验装置装置，他们都不能在大气压下产生尘埃等离子体，使得其应用过程复杂且尘埃等离子体难得。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足，本专利技术旨在提供一种能够在大气压下产生尘埃等离子体的尘埃等离子体生成系统。为了达到上述专利技术创造的目的，本专利技术采用的技术方案为：提供一种尘埃等离子体生成系统，其包括尘埃等离子体射流装置；尘埃等离子体射流装置分别与用于将其内部气体喷射至尘埃等离子体射流装置的气体装置、用于电离进入尘埃等离子体射流装置内的气体的电离装置、用于将其内部尘埃喷出与流经尘埃等离子体射流装置的电离后的气体混合而形成尘埃等离子体的尘埃装置及用于对尘埃等离子体进行电子密度检测的密度检测装置连接；气体装置、电离装置、尘埃装置和密度检测装置分别与控制装置连接。进一步地，控制装置包括输入单元和与输入单元连接的工控机。进一步地，尘埃等离子体射流装置包括多根平行分布，且末端位于同一平面的石英管。进一步地，气体装置包括气罐、与气罐连接的气体泵和均与气体泵连接的多根气体导管，每根气体导管的另一端均与一根石英管的首端连接，每根气体导管上均设置有与工控机连接的阀门，气体泵与工控机连接。进一步地，电离装置包括通过光纤与工控机连接的电压调节单元，电压调节单元分别与多个电极连接，所有电极分别位于一根石英管的外壁上。进一步地，尘埃装置包括尘埃存储罐和均与尘埃存储罐连接的多个喷射器；每根石英管的末端外壁上均环绕设置有多个喷射器，所有喷射器的轴均与石英管的轴平行，所有喷射器均与工控机连接。进一步地，密度检测装置包括通过光纤分别与工控机连接的光电转换单元和探针驱动单元；探针驱动单元上设置有与光电转换单元连接的探针。进一步地，探针驱动单元为机械臂。本专利技术的有益效果为：通过密度检测装置直接测量特定位置处的尘埃等离子体的电子密度，消除了由功率或电极电压间间接推导电子密度引起的误差，极大的提高了尘埃等离子体电子密度的测量精度。结合控制装置控制电离装置输出电压(即气体的电离电压)、气体装置的气体喷射流量和尘埃装置的尘埃喷射流量，实现尘埃等离子体电子密度的反馈连续调节控制，使特定位置处的尘埃等离子体的电子密度符合特定值，从而符合控制装置内部设定的目标电子密度分布函数。该尘埃等离子体生成系统产生的尘埃等离子体的电子密度可控、控制精度高，并且通过维持气体装置、电离装置和尘埃装置的状态即可使得特定位置处的尘埃等离子体的电子密度长时间稳定从而满足多种实验需求。并且能够从侧向观察尘埃的状态。同时该尘埃等离子体生成系统的应用环境无需低气压，大气环境即可，使得其应用过程简单尘埃等离子体易得。附图说明图1为具体实施例中尘埃等离子体生成系统的连接框图；图2为具体实施例中石英管与喷射器配合的结构示意图；图3为具体实施例中石英管与喷射器配合的结构示意图；图4为以16根正方形阵列分布的单行石英管的行方向为X轴的石英管口2cm处电子密度的分布；图5为以32根长方形阵列分布的单行石英管的行方向为X轴的石英管口2cm处电子密度的分布；其中，101、石英管；2、密度检测装置；201、光电转换单元；202、探针驱动单元；203、探针；3、控制装置；301、输入单元；302、工控机；401、电压调节单元；402、电极；501、气体泵；5、气体装置；502、气罐；503、阀门；504、气体导管；601、尘埃存储罐；602、喷射器。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式做详细说明，以便于本
的技术人员理解本专利技术。但应该清楚，下文所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。在不脱离所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，本领域普通技术人员在没有做出任何创造性劳动所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。如图1所示，该尘埃等离子体生成系统，包括尘埃等离子体射流装置；尘埃等离子体射流装置分别与用于将其内部气体喷射至尘埃等离子体射流装置的气体装置5、用于电离进入尘埃等离子体射流装置内的气体的电离装置、用于将其内部尘埃喷出与流经尘埃等离子体射流装置的电离后的气体混合而形成尘埃等离子体的尘埃装置及用于对尘埃等离子体进行电子密度检测的密度检测装置2连接；气体装置5、电离装置、尘埃装置和密度检测装置2分别与控制装置3连接。关于控制装置如何控制：应用前人为采集大量相关数据并导入控制装置，以其作为控制电离电压、气体喷射流量和尘埃喷射流量如何变化的依据。控制装置根据导入的相关数据做出反应，通过不断调节，不断反馈，最终特定位置处的尘埃等离子体的电子密度收敛至符合设定值。比如：如若某特定位置处的电子密度与设定值相比较小，根据所测得的大量数据对影响该处电子密度的电离电压进行增大、气体喷射流量进行增大或尘埃喷射流量进行减小。实施时，本方案优选控制装置3包括输入单元301和与输入单元301连接的工控机302，其中输入单元301为触控显示屏，用于设定目标电子密度分布函数，工控机302的型号为WLT_043L。其中，尘埃等离子体射流装置包括多根平行分布，且末端位于同一平面的石英管101。石英管101的数量没有限制，其可以呈正方形或矩形阵列分布，也可以是不规则形状分布。如图2所示，石英管101的数量为16根，所有石英管101呈正方形阵列分布。如图3所示，石英管101的数量为32根，所有石英管101呈长方形阵列分布。气体装置5包括气罐502、与气罐502连接的气体泵501和均与气体泵501连接的多根气体导管504，每根气体导管504的另一端均与一根石英管101的首端连接，每根气体导管504上均设置有与工控机302连接的阀门503，气体泵501与工控机302连接。通过工控机302对气体泵501和阀门503进行控制，实现每根气体导管504气体喷射流量的单独调节。其中，气体泵501的型号为3023，气罐502内装有氦气或者氮气，阀门503为高精度的SUS不锈钢球阀针阀。电离装置包括通过光纤与工控机302连接的电压调节单元401，电压调节单元401分别与多个电极402连接，所有电极402分别位于一根石英管101的外壁上。通过控制单元对电压调节单元401的控制实现电极402上电压的调节。光纤连接的方式，将电离装置隔离开，从而确保了操作人员及设备的安全。其中，电压调节单元401的型号为TP3090，电极402为环状铜管，其套设在石英管101的外壁。尘埃装置包括尘埃存储罐601和均与尘埃存储罐601连接的多个喷射器602；每根石英管10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.尘埃等离子体生成系统，其特征在于，包括尘埃等离子体射流装置；所述尘埃等离子体射流装置分别与用于将其内部气体喷射至尘埃等离子体射流装置的气体装置(5)、用于电离进入尘埃等离子体射流装置内的气体的电离装置、用于将其内部尘埃喷出与流经尘埃等离子体射流装置的电离后的气体混合而形成尘埃等离子体的尘埃装置及用于对所述尘埃等离子体进行电子密度检测的密度检测装置(2)连接；所述气体装置(5)、电离装置、尘埃装置和密度检测装置(2)分别与控制装置(3)连接。

【技术特征摘要】
1.尘埃等离子体生成系统，其特征在于，包括尘埃等离子体射流装置；所述尘埃等离子体射流装置分别与用于将其内部气体喷射至尘埃等离子体射流装置的气体装置(5)、用于电离进入尘埃等离子体射流装置内的气体的电离装置、用于将其内部尘埃喷出与流经尘埃等离子体射流装置的电离后的气体混合而形成尘埃等离子体的尘埃装置及用于对所述尘埃等离子体进行电子密度检测的密度检测装置(2)连接；所述气体装置(5)、电离装置、尘埃装置和密度检测装置(2)分别与控制装置(3)连接。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制装置(3)包括输入单元(301)和与所述输入单元(301)连接的工控机(302)。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述尘埃等离子体射流装置包括多根平行分布，且末端位于同一平面的石英管(101)。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述气体装置(5)包括气罐(502)、与气罐(502)连接的气体泵(501)和均与气体泵(501)连接的多根气体导管(504)，每根气体导管(504)的另一端均与一根石英管(101)的首端连接，每根气体导管(504)上...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海龙，龙俊凯，王茂琰，王彬，殷勇，蒙林，袁学松，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51