[發明專利]消除微球表面靜電的裝置及方法

有效

• 申請號: 201611235616.2
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN106714439B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 張玲;陳果;何小珊;何智兵;王濤;劉艷松;李俊
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: H05H1/46
• 分類號: H05H1/46;H05F3/04
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙) 51124
• 代理人: 楊長青

技術領域

本發明涉及一種消除微球表面靜電的裝置及方法。

背景技術

在慣性約束聚變(ICF)科學研究中，具有GDP(CH聚合物)涂層的微球因其具有較高的強度、較好的表面光潔度、較高的紅外透過率等諸多優點，而被選作激光ICF物理實驗中首選氘氚燃料容器和燒蝕層。在GDP微球制備工藝中，為了獲得表面光潔度高、涂層厚度均勻的GDP微球，在CH聚合物涂鍍過程中，需要使微球在等離子體輝光中隨機滾動，即通過步進電機驅動傾斜的微球托盤旋轉，將微球置于托盤中，使其在重力與摩擦力的共同作用下隨機滾動。這在公告號為CN201552114U，名稱為傾斜式微球滾動裝置的專利中已經實現。但是，在CH聚合物涂鍍初期，微球表面通常會因表面攜帶靜電而導致微球與托盤、微球與微球之間相互吸引或排斥，從而影響微球的滾動效果。除此之外，靜電作用對GDP微球制成成品前后的轉運、裝載燃料等過程中都會產生負面影響。

傳統的GDP微球表面靜電消除方法通常是在大氣下進行。例如，公布號為CN102484358 A的專利文獻公開了一種通過正負離子氣流消除充電物體靜電的靜電消除器。公開號為CN101031178A的專利文獻公開了一種介質阻擋放電等離子體的等離子體放點靜電消除器，等等。上述文獻公開的方案雖然能消除GDP微球表面的靜電，但是同時會在GDP微球中引入雜質。并且這些方案都是在常壓下實施，因此會導致GDP微球表面氧化。這些因素都會導致激光輻照ICF靶丸時產生極大的流體力學不穩定性，嚴重影響實驗結果。

發明內容

本發明提供一種消除微球表面靜電的裝置，解決現有消除微球表面靜電的裝置在大氣下進行，會引入雜質以及導致微球表面氧化的問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：消除微球表面靜電的裝置，包括石英諧振腔以及盤繞于所述石英諧振腔外側的天線，所述天線為盤香型且與射頻匹配網絡連接；所述石英諧振腔外側安裝真空測量的電阻單元和電離單元，以及真空抽氣口和進氣口，石英諧振腔上還配置接地位。

進一步的是：所述石英諧振腔包括圓柱狀的腔壁以及連接于腔壁兩端的上密封蓋和下密封蓋，電阻單元、電離單元和進氣口安裝于上密封蓋，接地位和真空抽氣口設置于下密封蓋。

進一步的是：所述真空抽氣口上還設置插板閥。

進一步的是：所述天線的中心位于石英諧振腔的軸線上。

進一步的是：所述石英諧振腔內還設置樣品支架，樣品支架上設置托盤。

本發明還提供一種通過上述任意一種消除微球表面靜電的裝置實現消除微球表面靜電的方法，包括以下步驟：

步驟一、配置微球樣品于托盤中，將托盤置于石英諧振腔內；

步驟二、對石英諧振腔進行抽真空，再向石英諧振腔內通入放電氣體，所述放電氣體不會與待處理的微球樣品發生化學反應，且放電氣體離解后不產生與待處理的微球樣品發生化學反應；

步驟三、開啟射頻電源，通過射頻匹配網絡向天線提供射頻信號，根據所選放電氣體產生的等離子體刻蝕效應確定射頻信號施加的時長；石英諧振腔內產生等離子體，微球樣品暴露在等離子體環境中，等離子體中的離子、電子分別與待處理的微球表面負電荷、正電荷相中和；

步驟四、重復上述步驟三，直至消除微球表面靜電。

具體地：步驟二中，對石英諧振腔進行抽真空，使石英諧振腔的氣壓低于1×10^-3Pa；再向石英諧振腔內通入放電氣體，使石英諧振腔的氣壓為20-40Pa。

具體地：步驟三中，所述放電氣體為氫氣或惰性氣體。其中惰性氣體為氦氣、氬氣等。

具體地：步驟三中，所述的射頻信號通過射頻發生源產生，其頻率為13.56MHz、27.12MHz或40.68MHz。

具體地：步驟三中，射頻信號施加的時長為不超過60秒。射頻信號施加時間即是靜電消除處理時間，靜電消除處理采用60秒或更短的時間周期，可減小靜電消除過程中等離子體對微球表面的刻蝕作用。

具體地：步驟二中，使用氣體流量控制器向石英諧振腔內通入放電氣體，放電氣體的流量為10-20ml/min。

本發明的有益效果是：靜電中和的速度快，等離子體環境對微球的包覆全面、均勻，靜電消除效果徹底，真空環境處理避免樣品被氧化，靜電消除過程中無雜質成分進入樣品表層，消除微球表面靜電的裝置具有結構簡單和運行穩定的特點，消除微球表面靜電的方法具有操作方便的特點。

附圖說明

圖1是本發明消除微球表面靜電的裝置的結構示意圖。