[發(fā)明專利]一種空間微重力塵埃等離子體科學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011638979.7
• 申請(qǐng)日: 2020-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN112834439B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李麗芳;杜誠(chéng)然;魏翔;郭朋真;陳化智;李恒;馮巖;王曉鋼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/25
• 分類號(hào): G01N21/25;G01N15/00
• 代理公司: 哈爾濱市陽(yáng)光惠遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 韓麗娜

1.一種空間微重力塵埃等離子體科學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，包括朗繆爾雙探針(1)、ICCD相機(jī)(2)、若干高速相機(jī)(3)、光譜儀(4)、真空反應(yīng)腔(5)、若干顆粒注射器(6)、三維相機(jī)組(7)、四個(gè)二級(jí)激光器(8)、四個(gè)反光鏡(9)和實(shí)驗(yàn)箱(10)，所述實(shí)驗(yàn)箱(10)的頂板上安裝有真空反應(yīng)腔(5)，所述真空反應(yīng)腔(5)上安裝有朗繆爾雙探針(1)和若干顆粒注射器(6)，所述實(shí)驗(yàn)箱(10)位于真空反應(yīng)腔(5)的一側(cè)的頂板上安裝有一個(gè)二級(jí)激光器(8)、ICCD相機(jī)(2)、光譜儀(4)和若干高速相機(jī)(3)，所述實(shí)驗(yàn)箱(10)位于真空反應(yīng)腔(5)的另一側(cè)的頂板上安裝有三維相機(jī)組(7)和三個(gè)二級(jí)激光器(8)，四個(gè)二級(jí)激光器(8)的前方均設(shè)置有反光鏡(9)；

所述真空反應(yīng)腔(5)包括窗口蓋(5-1)、電池盒(5-2)、箱體(5-3)、觀察窗(5-4)、保護(hù)罩(5-5)、內(nèi)電極(5-6)和外電極(5-7)，所述箱體(5-3)的側(cè)壁上設(shè)置有觀察窗(5-4)，所述箱體(5-3)的頂部和底部均安裝有保護(hù)罩(5-5)，用于封閉箱體(5-3)，位于頂部的保護(hù)罩(5-5)上設(shè)置有窗口蓋(5-1)，所述光譜儀(4)通過安裝在真空反應(yīng)腔(5)的窗口蓋(5-1)實(shí)時(shí)收集電極間等離子體放電的光子信息，并將光信息轉(zhuǎn)化成數(shù)字信息輸入到計(jì)算機(jī)進(jìn)行光譜分析，所述保護(hù)罩(5-5)的側(cè)面安裝有電池盒(5-2)，所述箱體(5-3)的內(nèi)部為反應(yīng)腔，所述反應(yīng)腔的頂部設(shè)置有內(nèi)電極(5-6)，底部設(shè)置有外電極(5-7)；

所述外電極(5-7)直徑為180mm，內(nèi)電極(5-6)直徑為120mm；

所述外電極(5-7)和內(nèi)電極(5-6)由電池盒(5-2)中的射頻電源供電；

所述箱體(5-3)的下部裝有環(huán)形加熱裝置，布置在圓柱形腔體的內(nèi)壁上，加熱裝置持續(xù)加熱使真空腔達(dá)到熱平衡，加熱停止后，真空腔的軸向溫度因與加熱環(huán)的距離不同產(chǎn)生溫度梯度，從而對(duì)塵埃顆粒產(chǎn)生與局部溫度梯度成正比的熱泳力，借此操縱塵埃顆粒的整體運(yùn)動(dòng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間微重力塵埃等離子體科學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述箱體(5-3)為密封圓筒形容器。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間微重力塵埃等離子體科學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述位于箱體(5-3)頂部的保護(hù)罩(5-5)為絕緣材料，所述箱體(5-3)和位于底部的保護(hù)罩(5-5)為鋁合金材料。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間微重力塵埃等離子體科學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述內(nèi)電極(5-6)和外電極(5-7)的間距在20-80mm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間微重力塵埃等離子體科學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述箱體(5-3)側(cè)面開有四個(gè)供觀察放電的觀察窗(5-4)，所述觀察窗(5-4)為平光石英窗口，且除石英窗口外，所有箱體(5-3)的內(nèi)壁均勻涂黑以防止雜散光對(duì)光譜儀(4)測(cè)量的影響。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間微重力塵埃等離子體科學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述朗繆爾雙探針(1)用于向等離子體中插入兩根極小的的電極，加上電壓，測(cè)得朗繆爾雙探針(1)的電壓-電流特性曲線，并由此求得得等離子體的密度、電子溫度、等離子體電位和懸浮電位；所述ICCD相機(jī)(2)用于觀察產(chǎn)生的等離子體，圖像經(jīng)過三個(gè)不同光譜范圍的成像通道呈現(xiàn)，用于觀測(cè)等離子體微粒的整體分布情況，記錄照明的散射光和操作激光；所述高速相機(jī)(3)通過數(shù)字圖像攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，得到等離子體的光譜圖像。