一种静电吸引样品碎屑收集方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种静电吸引样品碎屑收集方法与装置，它利用高速电子轰击待收集的样品碎屑，使之电离带正电，利用带负电荷的静电球壳对其静电吸引实现碎屑收集。所述装置由电子发射与加速和碎屑收集两个部分组成，电子发射与加速部分由电子枪和组合电极组成，电子枪通电后发射电子，组合电极用于约束并加速所发射电子，使之射向待收集的样品碎屑，导致其电离带正电。碎屑收集部分由轴向开有一孔的金属球壳和与之正对的推送电极组成，一介电材质软薄袋的开口端翻套在球壳外侧，闭口端穿过该孔，受金属球壳与推送电极间静电场作用，带电碎屑将移向金属球壳，并附着在软袋外侧，抽拉软袋的闭口端，完成对碎屑的收集和封装。本发明专利技术装置适合于微重力情况下对样品碎屑的收集，收集效果与碎屑导电性无关。

Electrostatic attraction sample detritus collecting method and device

The present invention discloses a method and device for collecting sample detritus of electrostatic attraction, which uses high-speed electrons to bombardment of sample fragments to be collected to ionize positive electricity, and to collect debris by electrostatic attraction with a negatively charged electrostatic spherical shell. The device consists of two parts: electron emission and acceleration and collection of debris. The electron emission and acceleration part consists of an electronic gun and a combined electrode. The electron gun is fired after the electronic gun is electrified. The combined electrode is used to restrain and accelerate the electrons emitted, so that it is shot to the sample fragments to be collected and lead to the positive ionization band. The detrital collection is made up of a metal spherical shell with a hole in the axial direction and a positive push electrode. The opening end of a dielectric material soft bag is turned over the outer side of the spherical shell. The closing end passes through the hole, which is affected by the electrostatic field between the metal spherical shell and the push electrode, and the charged debris will be moved to the metal sphere and attached to the outside of the soft bag. The closed end of the soft bag completes the collection and encapsulation of the crumbs. The device is suitable for collecting sample detritus in microgravity, and the collecting effect is independent of the electrical conductivity of chips.

【技术实现步骤摘要】
一种静电吸引样品碎屑收集方法与装置
本专利技术涉及一种用于悬浮颗粒物的收集方法，它利用静电场对带电样品碎屑的电场力作用，实现对碎屑的收集。
技术介绍
本专利技术涉及的技术主要用于小行星或彗星采样、太空舱中漂浮颗粒物的清除、日常生活以及工业生产等场合的浮尘收集等。对小行星或彗星进行采样，有助于了解其物质成分和分布。经常年风化，普遍认为小行星和彗星外层分布有大小不一的碎屑颗粒。考虑两种星体周边均为真空环境，且呈微重力状态，利用静电吸附现象对这些颗粒进行收集是理想的采样手段。当然，登陆器登陆小行星，用破岩装置碎岩，静电吸引收集法同样可对产生的岩石颗粒进行收集。太空舱中食物碎块、人体脱落的皮肤碎屑等都漂浮在舱内；医疗(如：无菌室)、工业生产(如：精密加工)以及科研(如：超净间)等诸多场合均不希望有大量浮尘颗粒存在，常见的过滤法去除需定期更换滤网，且存在二次污染问题；加湿除尘法将增加空气的湿度，且不适合类似太空舱这样的场合；已有的静电除尘技术不适合用来对导电型介质碎屑进行收集。
技术实现思路
本专利技术提供了一种原理简单、操作便捷、基于静电吸引技术的碎屑收集方法与装置。为了达成上述目的，采用的技术方案为：一种静电吸引样品碎屑收集方法与装置，它利用高速电子轰击待收集的样品碎屑，使之电离带正电，利用带负电荷的静电球壳对带正电荷样品碎屑的静电吸引，实现碎屑收集，其特征在于：所述装置由电子发射与加速和碎屑收集两个部分组成，所述电子发射与加速部分由电子枪和组合电极组成，所述电子枪通电后发出电子，所述组合电极由平行放置的直流低压电极和直流高压电极组成，所述低压电极用于对电子枪发射电子的运动方向进行约束，使之射向待收集的样品碎屑，所述高压电极用于加速电子，使所述碎屑电离带正电；所述碎屑收集部分由一与储电电容的负极相连的金属球壳和推送电极组成，所述金属球壳轴向开有一孔，一介电材质软薄袋的开口端翻套在球壳外侧，闭口端穿过该孔，孔与所述推送电极正对，受所述金属球壳与所述推送电极间静电场作用，带电碎屑将向金属球壳移动，并附着在所述软袋外侧，抽拉软袋的闭口端，实现对碎屑的收集与封装。所述的一种静电吸引样品碎屑收集方法与装置，其特征在于：所述电子发射与加速部分产生的高速电子要对准所述样品碎屑轰击，且施加在所述高压电极的电压值足以使被轰击的样品电离。所述的一种静电吸引样品碎屑收集方法与装置，其特征在于：所述电子枪由钨丝、两根接线柱和供电电源组成。所述的一种静电吸引样品碎屑收集方法与装置，其特征在于：为便于所述软袋的抽拉，将金属球壳与推送电极正对侧孔周边区域做成曲面形状；所述金属球壳也可由外表面镀有金属膜或贴有金属膜的其它材质(如：塑料)球壳替代，此时一定要将金属膜层与电容负极相连。所述的一种静电吸引样品碎屑收集方法与装置，其特征在于：所述软薄袋的开口端嵌有松紧。所述的一种静电吸引样品碎屑收集方法与装置，其特征在于：所述电容宜选用容量固定的金属化纸介电容器。所述的一种静电吸引样品碎屑收集方法与装置，其特征在于：所述推送电极为金属二维网状结构，它既具备对样品碎屑大小进行过滤的功能，还可减轻重量，所述低压电极和所述高压电极均为圆环形金属片，用做电子束传输通道。与已有技术相比，本专利技术具有的有益效果体现在：(1).系统具备样品收集和封装两个功能。(2).静电吸附，不存在二次污染。(3).尤其适合于真空、微重力环境下对小颗粒样品的收集。(4).收集效果与样品碎屑的导电性无关。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1静电吸引样品碎屑收集法原理图。图2抽拉封装装置剖面图。图1中：1-孔，2-金属球壳，3-电容，4-开关1，5-电源1，6-推送电极(阳极)，7-样品碎屑，8-电极2，9-电源4(高压)，10-电极1，11-电源3(低压)，12-钨丝，13-开关2，14-电源2。电源1为电容充电，电源2驱动电子枪发射电子，电源3为电极1提供低压电场，电源4为电极2提供高压电场。图2中：15-固定螺丝，16-闭口端，17-基板，18-开口端，19-单端开口软袋，20-封口松紧具体实施方式本专利技术的装置由电子发射与加速和碎屑收集两个部分组成，前者用于样品碎屑电离带正电，后者兼具收集与封装功能。为了更准确地了解本专利技术的
技术实现思路
，以下将结合具体实施例对本专利技术进行进一步说明，原理图见图1所示。由钨丝、两根接线柱和供电电源组成电子枪，钨丝通电后释放电子。选用圆环形同轴、平行放置的两金属片，分别充当直流低压电极和直流高压电极，两者构成组合电极。电极中央的圆孔用作电子传输通道。低压电极用于对电子枪辐射电子的运动方向进行约束，使之沿传输通道射向待收集的样品碎屑颗粒，高压电极用于加速电子，使碎屑电离带正电。高压电极的电压值应使得加速后的电子有足够的动能，让样品颗粒经轰击后发生电离，考虑不同材料成分的原子，其核外电子与原子核间作用力不同，因此所施电场的大小取决于样品材质的属性。选用一金属球和一金属化纸介电容器，并用导线将金属球与电容的负极相连，电容为金属球充电，使之带负电荷。为减轻收集装置的重量，实施过程中可用金属球壳替代金属球而不影响收集效果，金属球壳也可由外表面镀有金属膜或贴有金属膜的其它材质(如：塑料)球壳替代，此时一定要将金属膜层与电容负极相连。球壳的具体形状可根据样品收集、封装的实际工况进行适当调整。将球壳固定在一中间有孔的介电材质的基板上，基板便于金属球壳的放置，也可用固定螺丝或其它方式将金属球壳固定在其它物体表面。电荷在金属球壳外侧形成静电场，电场力作用下，微重力环境中带正电的样品碎屑将移向金属球壳。两者接触，金属球壳上的电子与样品碎屑上的正离子迅速结合，使之不再附着于球表。为避免出现此现象，不妨在金属球壳外侧翻套一介电材质的软薄袋，可维持球壳对收集到的样品碎屑的吸引。为增强本专利技术装置的收集功能，在金属球壳与样品碎屑连线的延长线上设置一推送电极。推送电极为阳极，它是二维网状金属结构，该结构能对穿过它的样品颗粒按尺寸进行过滤，同时还有效减轻了极板的重量。为实现系统的封装功能，制作金属球壳时，沿其轴向制作一与推送电极正对的孔，孔的另一端与基板上的孔正对；推送电极一侧孔周边的金属球壳做成曲面形状。上述翻套的软薄袋，在其开口端嵌上松紧，将该端沿孔从曲面一侧翻套在金属球壳外侧，并紧贴球表，闭口端穿孔而出(图2所示)。样品收集完成时，沿轴向抽拉软袋的闭口端，开口端滑脱后松紧作用下将自动闭锁，实现对收集样品的封装。软袋抽拉过程中可能会存在部分样品“抖落”现象，这可通过以下两措施改善：1.增加软袋的摩擦系数或粘附力；2.对球状收集装置局部形状进行特殊设计。本专利技术原理为：闭合图1中的开关1，电源1对电容充电，此时金属球壳带负电，其周边将形成静电场，电场强度正比于金属球壳所带电量的大小，方向指向球心。闭合开关2，电源2驱动下钨丝连续释放大量电子。电源3和电源4分别为低压直流电源和高压直流电源，电极1和电极2分别为低压电极和高压电极。电源3与电极1相连，电源4与电极2相连。加速后电子获得巨大动能，与样品颗粒发生碰撞，导致样品颗粒中电子溢出发生电离，带正电。样品颗粒与收集装置所带电性相反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种静电吸引样品碎屑收集方法与装置，它利用高速电子轰击样品碎屑，使之电离带正电，利用带负电荷的静电球壳对带正电荷样品碎屑的静电吸引，实现碎屑收集，其特征在于：所述装置由电子发射与加速和碎屑收集两个部分组成，所述电子发射与加速部分由电子枪和组合电极组成，所述电子枪通电后发出电子，所述组合电极由平行放置的低压电极和高压电极组成，所述低压电极用于对电子枪发射电子的运动方向进行约束，使之射向待收集的样品碎屑，所述高压电极用于加速电子，使所述碎屑电离带正电；所述碎屑收集部分由一与储电电容的负极相连的金属球壳和推送电极组成，所述金属球壳轴向开有一孔，一介电材质软薄袋的开口端翻套在球壳外侧，闭口端穿过该孔，孔与所述推送电极正对，受所述金属球壳与所述推送电极间静电场作用，带电碎屑将向金属球壳移动，并附着在所述软袋外侧，抽拉软袋的闭口端，实现对碎屑的收集与封装。

【技术特征摘要】
1.一种静电吸引样品碎屑收集方法与装置，它利用高速电子轰击样品碎屑，使之电离带正电，利用带负电荷的静电球壳对带正电荷样品碎屑的静电吸引，实现碎屑收集，其特征在于：所述装置由电子发射与加速和碎屑收集两个部分组成，所述电子发射与加速部分由电子枪和组合电极组成，所述电子枪通电后发出电子，所述组合电极由平行放置的低压电极和高压电极组成，所述低压电极用于对电子枪发射电子的运动方向进行约束，使之射向待收集的样品碎屑，所述高压电极用于加速电子，使所述碎屑电离带正电；所述碎屑收集部分由一与储电电容的负极相连的金属球壳和推送电极组成，所述金属球壳轴向开有一孔，一介电材质软薄袋的开口端翻套在球壳外侧，闭口端穿过该孔，孔与所述推送电极正对，受所述金属球壳与所述推送电极间静电场作用，带电碎屑将向金属球壳移动，并附着在所述软袋外侧，抽拉软袋的闭口端，实现对碎屑的收集与封装。2.根据权利要求1所述的一种静电吸引样品碎屑收集方法与装置，其特征在于：所述电子...

【专利技术属性】
技术研发人员：余越，张新，胡鹏浩，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34