[發明專利]一種應用靜電消散材料產生漸變電場的單極氣溶膠荷電器

有效

• 申請號: 201911029330.2
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN110793892B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 蔣靖坤;陳小彤;蔡潤龍
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N15/02
• 分類號: G01N15/02;G01N15/06
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 史雙元

本發明屬于氣溶膠測量技術領域，尤其涉及一種應用靜電消散材料產生漸變電場的單極氣溶膠荷電器，包括依次連接的：氣溶膠入口管1、氣溶膠入口腔2、防射線絕緣腔3、金屬環5、靜電消散管6和氣溶膠出口7，雙極離子源4放置在防射線絕緣腔3中或者將雙極離子源4放置在防射線絕緣腔3外側，并通過防射線絕緣腔3上能透過射線的薄膜窗口相連。所述氣溶膠入口腔2為金屬材質，連接離子分離電壓8，金屬環5上施加驅進電壓9，氣溶膠出口7接地。所述氣溶膠入口管1采用靜電消散材料，將氣溶膠入口腔2上施加的離子分離電壓8均勻降到0，減少帶電顆粒物在氣溶膠入口管1中的損失。

技術領域

本發明屬于氣溶膠測量技術領域，尤其涉及一種應用靜電消散材料產生漸變電場的單極氣溶膠荷電器。

背景技術

單極氣溶膠荷電器是指利用正或負離子使顆粒物帶電的儀器，可配合差分電遷移率粒徑分析儀用于顆粒物粒徑篩分和顆粒物粒徑分布測量。

已有高效單極氣溶膠荷電器為減少顆粒物損失，采用多組交替排列的金屬環和絕緣環，在金屬環上施加等差下降的電壓，在荷電器的中心區域形成較為均勻下降的電場，使得帶電顆粒物在中心區域的電場驅動下順利通過荷電器，但該種方法產生的電場在壁面處并不均勻，會導致帶電顆粒物在壁面處的損失。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出了一種應用靜電消散材料產生漸變電場的單極氣溶膠荷電器，包括依次連接的：氣溶膠入口管1、氣溶膠入口腔2、防射線絕緣腔3、金屬環5、靜電消散管6和氣溶膠出口7，雙極離子源4放置在防射線絕緣腔3中或者將雙極離子源4放置在防射線絕緣腔3外側，并通過防射線絕緣腔3上能透過射線的薄膜窗口相連。

所述氣溶膠入口腔2為金屬材質，連接離子分離電壓8，金屬環5上施加驅進電壓9，氣溶膠出口7接地。

所述氣溶膠入口管1采用靜電消散材料，將氣溶膠入口腔2上施加的離子分離電壓8均勻降到0，減少帶電顆粒物在氣溶膠入口管1中的損失。

所述靜電消散管6內為氣溶膠荷電區域，驅進電壓9使得金屬環5與氣溶膠出口7接地端之間通過靜電消散管6形成均勻漸變的軸向電場，驅動帶電顆粒物沿軸向運動，快速通過荷電區域，減少顆粒物徑向的擴散損失。

所述驅進電壓9使得金屬環5與氣溶膠出口7接地端之間形成的軸向電場強度為60-100V/cm。

所述防射線絕緣腔3內為離子產生區，離子分離電壓與驅進電壓之間形成徑向電場，使雙極離子分離，選擇正或負離子進入到下游的荷電區域。

所述離子分離電壓8使得氣溶膠入口腔2與金屬環5之間的軸向電場強度為70-150V/cm。

所述雙極離子源4為含放射性元素的雙極離子源或軟X射線雙極離子源。

所述薄膜窗口為在防射線絕緣腔3上開一個圓形窗口，并用30μm厚的聚酰胺薄膜密封。

本發明的有益效果：本發明應用靜電消散材料產生均勻漸變電場以減少顆粒物損失。該靜電消散材料的表面電阻率為10⁹-10¹¹Ω,電子在該材料內的運動速率小于在導體中，但高于在絕緣介質中，因此該材料可以實現電場的均勻變化。

附圖說明

圖1是一種應用靜電消散材料產生漸變電場的實驗測試結果

圖2是一種應用靜電消散材料產生漸變電場的單極氣溶膠荷電器示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明進一步詳細說明，但不以任何方式限制本發明的權利要求。