[发明专利]一种高速微粒速度选择器

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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(10-1000μm)至超高速(1-20km/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。

发明内容

本发明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，本发明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；

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，所述延时电路包括运算放大器、反相器、微控制器、缓冲器以及电阻；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缓冲器产生驱动脉冲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。

本发明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1)、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；其中，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：

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