一种慢速运动固体颗粒物荷质比测量装置及方法制造方法及图纸

本申请涉及固体微颗粒荷质比测量技术领域，具体而言，涉及一种慢速运动固体颗粒物荷质比测量装置及方法，该装置包括负偏测量单元、正偏测量单元以及零偏测量单元，负偏测量单元、正偏测量单元以及零偏测量单元的结构相同，均包括防尘板、接地极、偏置极、石英晶体微天平、外壳以及绝缘片，其中：防尘板设置在外壳的上方；石英晶体微天平设置在外壳内部的下方，两侧设置有绝缘片；防尘板与石英晶体微天平之间设置有扫描栅网；扫描栅网为两级栅网，分别与接地极和偏置极连接。本申请能够获得固体电颗粒属性以及荷质比分布，实现了小型化，轻质化的设计，适用于野外或者在轨自主测量。适用于野外或者在轨自主测量。适用于野外或者在轨自主测量。

【技术实现步骤摘要】
一种慢速运动固体颗粒物荷质比测量装置及方法


[0001]本申请涉及固体微颗粒荷质比测量
，具体而言，涉及一种慢速运动固体颗粒物荷质比测量装置及方法。

技术介绍

[0002]宇宙空间充满着大量的固体颗粒物，如宇宙尘、火星尘、沙尘、月尘等，这些尘埃颗粒在太阳辐照、带电粒子附着、碰撞摩擦等因素下，往往带有电荷，从而因其电荷特性发生特殊的运动及现象。
[0003]研究上述这些颗粒物的带电特性，有助于理解宇宙和星体的形成，地球的演化，以及生命的起源。
[0004]为了测量固体颗粒物的带电属性，常用法拉第杯结合电子天平的方法，但这种方法无法做到自主测量，不适用于野外或在轨无人的情况。

技术实现思路

[0005]本申请的主要目的在于提供一种慢速运动固体颗粒物荷质比测量装置及方法，克服了传统测量技术的局限性，能够对自然状态下慢速运动的固体颗粒物带电属性进行自主原位的测量。
[0006]为了实现上述目的，本申请提供了一种慢速运动固体颗粒物荷质比测量装置，包括负偏测量单元、正偏测量单元以及零偏测量单元，负偏测量单元、正偏测量单元以及零偏测量单元的结构相同，均包括防尘板、接地极、偏置极、石英晶体微天平、外壳以及绝缘片，其中：防尘板设置在外壳的上方；石英晶体微天平设置在外壳内部的下方，两侧设置有绝缘片；防尘板与石英晶体微天平之间设置有扫描栅网；扫描栅网为两级栅网，分别与接地极和偏置极连接。
[0007]进一步的，接地极和偏置极均设置在外壳内部的定位卡槽上，接地极设置在上方，偏置极设置在下方。
[0008]进一步的，扫描栅网由金属材料制成，扫描栅网由圆形网孔阵列而成。
[0009]进一步的，扫描栅网的光学透过率＞80％，电阻温度系数＜0.004℃。
[0010]进一步的，石英晶体微天平表面涂覆有黏性薄膜，黏性薄膜的厚度为1
‑
20μm；
[0011]进一步的，黏性薄膜的表面为粗糙表面，粗糙度为1
‑
10μm。
[0012]此外，本申请还提供了一种应用慢速运动固体颗粒物荷质比测量装置的方法，包括如下步骤：步骤1：将测量装置放置在慢速下落的固体微颗粒环境中，使测量装置的接收面与固体颗粒物的运动方向垂直；步骤2：正偏测量单元下电极设置正偏压U
i
，负偏测量单元下电极设置负偏压
‑
U
i
，零偏测量单元下电极接地，打开防尘板，开启测量，记录石英晶体微天平的频率；步骤3：扫描电压，使偏置电压绝对值依次增大或减小；步骤4：正偏测量单元下电极设置正偏压U
i+1
，负偏测量单元下电极设置负偏压
‑
U
i+1
，零偏测量单元下电极接地，继续测量，记录石英晶体微天平的频率；步骤5：扫描至指定电压U0后，测量结束，通过计算
得出固体颗粒物荷质比。
[0013]进一步的，步骤1中，测量装置的负偏测量单元、正偏测量单元以及零偏测量单元由绝缘材料相互电隔离。
[0014]进一步的，步骤3中，扫描电压时，偏置电压的绝对值分布符合指数分布，每阶偏置电压执行时间相等，并且＞1h。
[0015]本专利技术提供的一种慢速运动固体颗粒物荷质比测量装置及方法，具有以下有益效果：
[0016]本申请通过在扫描栅网结构上施加不同偏压对不同荷质比颗粒进行抑制，得到不同偏压下尘埃的累积质量，获得带电颗粒属性以及荷质比分布，实现了小型化，轻质化的设计，适用于野外或者在轨自主测量。
附图说明
[0017]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0018]图1是根据本申请实施例提供的一种慢速运动固体颗粒物荷质比测量装置的示意图；
[0019]图2是根据本申请实施例提供的一种慢速运动固体颗粒物荷质比测量方法的流程图及固体颗粒物荷质比的计算图；
[0020]图中：1
‑
防尘板、2
‑
接地板、3
‑
偏置极、4
‑
石英晶体微天平、5
‑
外壳、6
‑
绝缘片。
具体实施方式
[0021]为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0022]如图1所示，本申请提供了一种慢速运动固体颗粒物荷质比测量装置，包括负偏测量单元、正偏测量单元以及零偏测量单元，负偏测量单元、正偏测量单元以及零偏测量单元的结构相同，均包括防尘板1、接地极2、偏置极3、石英晶体微天平4、外壳5以及绝缘片6，其中：防尘板1设置在外壳5的上方；石英晶体微天平4设置在外壳5内部的下方，两侧设置有绝缘片6；防尘板1与石英晶体微天平4之间设置有扫描栅网；扫描栅网为两级栅网，分别与接地极2和偏置极3连接。
[0023]具体的，本申请实施例提供的慢速运动固体颗粒物荷质比测量装置主要用于对粒径＜50μm，运动速度＜50m/s，颗粒电阻率＞109Ω
·
m的固体颗粒物进行测量，由负偏测量单元、正偏测量单元以及零偏测量单元三个单元组成，每个单元结构相同，均是在扫描栅网下方设置粘性石英晶体微量天平，通过在扫描栅网结构上施加不同偏压对不同荷质比颗粒进行抑制，从而得到不同偏压下尘埃的累积质量，实现对慢速运动固体颗粒物荷质比的测量。防尘板1主要用于防尘，测量时，打开防尘板1，能够使固体颗粒物进入到外壳5内部，通
过扫描栅网，最终落入到石英晶体微天平4上。接地极2和偏置极3主要用于连接设置栅网，从而为扫描栅网施加不同的偏压，偏置极3之间的距离与扫描栅网网孔分布区域的直径相同。石英晶体微天平4主要用于记录落下的固体颗粒物的质量，通过记录石英晶体微天平4的频率，可以得到落下的固体颗粒物荷质比的范围。绝缘片6主要起到绝缘电隔离的作用。
[0024]进一步的，接地极2和偏置极3均设置在外壳5内部的定位卡槽上，接地极2设置在上方，偏置极3设置在下方。外壳5内部设置有定位卡槽，接地极2设置在上方，偏置极3设置在下方，两者对称设置。
[0025]进一步的，扫描栅网由金属材料制成，扫描栅网由圆形网孔阵列而成。在本申请实施例中，扫描栅网主要由铍铜、康铜等金属材质制成，扫描栅网的网孔是由圆形网孔呈60
°
阵列而成，网孔分布区域与石英晶体面积相同。
[0026]进一步的，扫描栅网的光学透过率＞80％，电阻温度系数＜0.004℃。扫描栅网的光学透过率以及电阻温度系数根据实际测量情况进行选择。
[0027本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种慢速运动固体颗粒物荷质比测量装置，其特征在于，包括负偏测量单元、正偏测量单元以及零偏测量单元，所述负偏测量单元、所述正偏测量单元以及所述零偏测量单元的结构相同，均包括防尘板、接地极、偏置极、石英晶体微天平、外壳以及绝缘片，其中：所述防尘板设置在所述外壳的上方；所述石英晶体微天平设置在外壳内部的下方，两侧设置有绝缘片；所述防尘板与所述石英晶体微天平之间设置有扫描栅网；所述扫描栅网为两级栅网，分别与所述接地极和所述偏置极连接。2.如权利要求1所述的慢速运动固体颗粒物荷质比测量装置，其特征在于，所述接地极和所述偏置极均设置在所述外壳内部的定位卡槽上，所述接地极设置在上方，所述偏置极设置在下方。3.如权利要求1所述的慢速运动固体颗粒物荷质比测量装置，其特征在于，所述扫描栅网由金属材料制成，所述扫描栅网由圆形网孔阵列而成。4.如权利要求3所述的慢速运动固体颗粒物荷质比测量装置，其特征在于，所述扫描栅网的光学透过率＞80％，电阻温度系数＜0.004℃。5.如权利要求1所述的慢速运动固体颗粒物荷质比测量装置，其特征在于，所述石英晶体微天平表面涂覆有黏性薄膜，所述黏性薄膜的厚度为1
‑
20μm；6.如权利要求4所述的慢速运动固体颗粒物荷质比测量装置，其特征在于，所述黏性薄膜的表面为粗糙表面，粗糙度为1
‑
10...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹢，庄建宏，李存惠，赵振栋，王富刚，张海燕，全小平，
申请(专利权)人：兰州空间技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：