一种高速微粒速度选择器制造技术

本发明专利技术提供一种高速微粒选择器，包括光敏电路板、转盘、激光器、伺服电机、真空通道、等离子枪以及延时控制单元；其中，伺服电机的主轴连接到转盘的中心轴上，以带动所述转盘的转动；在转盘邻近边缘部分开有一个通孔，当通孔随着转盘转动到真空通道附近时，应使得真空通道的出口位置与通孔的位置相重合；激光器安装在以转盘为对称中心，且与真空管道对称的位置上；光敏电路板和激光器对称安装在转盘的两侧；等离子枪位于真空通道的入口处，且与延时控制单元相连。本发明专利技术实现了对各种类型微粒的速度选择；对不同速度范围内的微粒的选择；还提高了微粒飞行速度的选择精度。

A high speed particle velocity selector

The invention provides a high speed particle selector, comprises a circuit board, a turntable, laser, servo motor, vacuum channel, plasma gun and a delay control unit; wherein, the spindle motor is connected to the central axis of the turntable, the turntable to rotate the turntable; in the adjacent edge part is provided with a through hole with the rotation of the turntable, when the through holes to a vacuum channel near the outlet of the channel, should make the vacuum position coincide with the position of the through holes; laser mounted on the turntable as the center of symmetry and symmetry, and vacuum pipe position; light sensitive circuit board and the laser are symmetrically arranged on both sides of the turntable; plasma gun in vacuum channel at the entrance, and the time delay control unit is connected. The invention realizes the speed selection for various types of particles, selects the particles in different velocity ranges, and improves the selection accuracy of the particle flying speed.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微粒速度选择器，特别涉及一种对高速飞行微粒的选 择器。
技术介绍
中国科学院空间科学与应用研究中心空间环境特殊效应实验研究室 研制的国内第 一 台等离子体驱动微小碎片加速器是一 台利用高温度、高密度、高压强的等离子体喷射微小颗粒物质(10-1000pm)至超高速 (l-20km/s)的设备。该设备可用于模拟研究和测试空间微小碎片对航天 器材料和部件的撞击效应、验证相关防护技术与措施的有效性，提高航天 器抗微小碎片撞击的可靠性。利用上述的加速器对微粒进行加速后，可对加速后的微粒进行后续处 理，如做精确试验以研究空间碎片撞击卫星所带来的材料损伤，以及卫星 的分系统失效及故障的可能性等。由于等离子体驱动微小碎片加速器所发 射的微粒的飞行速度具有较宽的分布，而在后续处理中对微粒飞行速度的 要求范围较窄，因此需要对等离子体驱动微小碎片加速器所产生的微粒做 进一步的速度选择。在现有技术中，存在着根据微粒的飞行速度对微粒进行选择的装置。 例如，在一种粒子速度选择器中，利用电磁场的库仑力和洛伦兹力对带电 微粒进行速度选择，但是此类装置存在一个显著的缺陷无法对不带电的 中性微粒进行速度选择。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有的微粒选择装置无法对不带电的中性微粒 进行速度选择的缺陷，从而提供一种具有较高选择精度的高速微粒选择 器。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种高速微粒选择器，包括光敏电 路板、转盘、激光器、伺服电机、真空通道、等离子枪以及延时控制单元；其中，所述伺服电机的主轴连接到所述转盘的中心轴上，以带动所述转盘的转动；在所述转盘邻近边缘部分开有一个通孔，当所述通孔随着所述转盘转动到所述真空通道附近时，应使得所述真空通道的出口位置与通孔的位置相重合；所述激光器安装在以所述转盘为对称中心，且与所述真空管道 对称的位置上；所述的光敏电路板和所述的激光器对称安装在所述转盘的 两侧；所述等离子枪位于所述真空通道的入口处，且与所述的延时控制单 元相连。上述技术方案中，还包括密封座，所述的密封座安装在所述伺服电机 的主轴外，所述伺服电机的主轴穿过所述密封座连接到所述转盘的中心轴 上。上述技术方案中，所述的延时控制单元包括用于对所述等离子枪的发 射时刻进行触发控制的延时电路，以及用于对所述转盘的转速以及整个装 置启动或停止进行控制的控制部分。上述技术方案中，所述延时电路包括运算放大器、反相器、微控制器、 緩冲器以及电阻；其中，所述激光器所发出的激光照射到所述光敏电路板上后，所述光敏电路 板产生光电信号，并传输到所述的运算放大器，所述运算放大器放大光电 信号，然后触发所述反相器产生脉冲信号，从而启动所述微控制器中的定 时/计数应用程序启动，并在一定时间后驱动所述緩冲器产生驱动脉沖信号 控制所述等离子枪开关工作，进而控制所述等离子枪发射微粒的时间。上述技术方案中，所述控制部分包括可编程逻辑器件、可定时微秒延 时器、系统控制键盘以及系统状态信息显示屏；其中，所述的可编程逻辑器件与所述的可定时微秒延时器、系统控制键盘、系 统状态信息显示屏相连接，还连接到所述伺服电机中的伺服驱动器。上述技术方案中，所述控制部分还包括用于与用户进行交互操作的系 统控制键盘和系统状态信息显示屏。本专利技术还提供了一种采用所述的高速微粒选择器对高速微粒进行选 择的方法，包括步骤l)、启动高速微粒选择器；步骤2 )、根据所要选择的微粒的速度设定所述转盘的转速； 步骤3 )、所述转盘在所述伺服电机的控制下开始转动；步骤4)、在所述转盘的转速稳定后，当所述转盘上的通孔转过所述激 光器和光敏电路板时，通过所述延时控制单元中的延时电路控制所述等离 子枪发出微粒；步骤5)、在规定速度范围内的飞行微粒通过所述转盘上的通孔，从而 实现对微粒的速度选择。上述技术方案中，在所述的步骤2)中，所述的根据所要选择的微粒 的速度设定所述转盘的转速时可根据以下公式进行设定<formula>formula see original document page 6</formula>其中，用r表示所述转盘上的通孔的半径，R表示所述转盘的圓心到 通孔圆心的距离，f表示电机的转速，为所述转盘从所述激光器附近转 到所述真空通道时所转过的角度，L为所述真空通道的长度。本专利技术的优点在于1、 本专利技术的高速微粒选择器通过在转盘上开设通孔的方式，使得只 有满足一定速度要求的微粒才能通过转盘上的通孔，实现了对各种类型微 粒的速度选择。2、 本专利技术的高速微粒选择器通过对转盘转速的控制调节，可实现对 不同速度范围内的微粒的选择。3、 本专利技术的高速微粒选择器通过对微粒发射时间以及转盘转速的控 制，提高了微粒飞行速度的选择精度。附图说明以下，结合附图来详细说明本专利技术的实施例，其中 图1为本专利技术的高速微粒选择器的结构示意图； 图2为本专利技术的高速微粒选择器中延时控制单元的控制部分的结构示 意图；图3为本专利技术的高速微粒选择器中延时控制单元的延时电路的结构示 意图；图4为本专利技术的高速微粒选择器中的转盘的示意图； 图5为转盘上的通孔从全开到全闭需时间的示意图； 图6为采用光电检测方法测试本专利技术的高速微粒选择器的基本性能的相关装置的结构图；图7为在示波器上所显示的快门开启时间等参数的波形图 图面说明1 靶室 2 法兰盘 34 转盘 5 玻璃窗 67 密封座 8 伺服电机 910真空室 11 等离子枪 12光敏电路板 激光器 真空通道 延时控制单元具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术的装置进行说明。图1示出了本专利技术的高速微粒选择器的 一 个实施例，从图中可以看出， 本专利技术包括法兰盘2、光敏电路板3、转盘4、玻璃窗5、激光器6、密封 座7、伺服电机8、真空通道9、等离子枪10以及延时控制单元12。其中， 伺服电机8的主轴穿过密封座7连接到转盘4的中心轴上，通过电机8的 转动来带动转盘4的转动。在转盘4的边缘部分开有一个通孔，通孔的位 置随着转盘4的转动而变化，当该通孔转到真空通道9附近时，应使得真 空通道9出口的位置与通孔的位置相重合。在转盘4附近分别安装有激光 器6和光敏电路板3。激光器6安装在以转盘4为对称中心，且与真空管 道9对称的位置上。光敏电路板3和激光器6对称安装在转盘4的两端， 当转盘4上的通孔转到激光器6和光敏电路板3之间时，激光器6上的激 光通过该通孔照射到所述的光敏电路板3上。所述的法兰盘2用于连接延 时控制单元12。真空通道9的出口与外接的靶室1的入口在同一水平线上， 真空通道9的入口在真空室10中与等离子枪11连接。当等离子枪11发 射出的高速微粒经过真空通道9到达转盘4时，由于转盘4上只存在一个 通孔，该通孔随着转盘4的转动在特定时刻才能转到靶室1与真空通道9 之间，从而使得只有满足一定速度条件的微粒才能够通过该通孔进入靶室 1，以最终实现对纟效粒的速度选择。激光器6可以采用氦氖激光器。 ，延时控制单元12用于控制速度选择器的操作从而实现对微粒的选择， 具体的说，包括对发射时间的控制、转盘转速的控制及整个装置的启动与 停止的控制。延时控制单元12包括延时电路和控制部分，其中的控制部 分包括图2所示的可编程逻辑器件(PLC)、可定时微秒延时器。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高速微粒选择器，其特征在于，包括光敏电路板（３）、转盘（４）、激光器（６）、伺服电机（８）、真空通道（９）、等离子枪（１０）以及延时控制单元（１２）；其中，　所述伺服电机（８）的主轴连接到所述转盘（４）的中心轴上，以带动所述转盘（ ４）的转动；在所述转盘（４）邻近边缘部分开有一个通孔，当所述通孔随着所述转盘（４）转动到所述真空通道（９）附近时，应使得所述真空通道（９）的出口位置与通孔的位置相重合；所述激光器（６）安装在以所述转盘（４）为对称中心，且与所述真空管道（９）对称的位置上；所述的光敏电路板（３）和所述的激光器（６）对称安装在所述转盘（４）的两侧；所述等离子枪（１０）位于所述真空通道（９）的入口处，且与所述的延时控制单元（１２）相连。

【技术特征摘要】
1、一种高速微粒选择器，其特征在于，包括光敏电路板(3)、转盘(4)、激光器(6)、伺服电机(8)、真空通道(9)、等离子枪(10)以及延时控制单元(12)；其中，所述伺服电机(8)的主轴连接到所述转盘(4)的中心轴上，以带动所述转盘(4)的转动；在所述转盘(4)邻近边缘部分开有一个通孔，当所述通孔随着所述转盘(4)转动到所述真空通道(9)附近时，应使得所述真空通道(9)的出口位置与通孔的位置相重合；所述激光器(6)安装在以所述转盘(4)为对称中心，且与所述真空管道(9)对称的位置上；所述的光敏电路板(3)和所述的激光器(6)对称安装在所述转盘(4)的两侧；所述等离子枪(10)位于所述真空通道(9)的入口处，且与所述的延时控制单元(12)相连。2、 根据权利要求1所述的高速微粒选择器，其特征在于，还包括密 封座(7)，所述的密封座(7)安装在所述伺服电机(8)的主轴外，所述 伺服电机(8)的主轴穿过所述密封座(7)连接到所述转盘(4)的中心 轴上。3、 根据权利要求1或2所述的高速微粒选择器，其特征在于，所述 的延时控制单元(12)包括用于对所述等离子枪(10)的发射时刻进行触 发控制的延时电路，以及用于对所述转盘(4)的转速以及整个装置启动 或停止进行控制的控制部分。4、 根据权利要求3所述的高速微粒选择器，其特征在于，所述延时 电路包括运算放大器、反相器、微控制器、緩沖器以及电阻；其中，所述激光器(6)所发出的激光照射到所述光敏电路板(3)上后，所 述光敏电路板(3)产生光电信号，并传输到所述的运算放大器，所述运 算放大器放大光电信号，然后触发所迷反相器产生脉冲信号，从而启动所 述微控制器中的定时/计数应用程序启动，并在 一定时间后驱动所述緩冲器 产生驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：封国强，韩建伟，黄建国，马英起，张振龙，李小银，李宏伟，蔡明辉，全荣辉，闫小娟，
申请(专利权)人：中国科学院空间科学与应用研究中心，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]