способ получения потока микрочастиц и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ получения потока микрочастиц при высокотемпературной эрозии плазмообразующего материала в импульсном струйном диафрагменном разряде в вакууме, отличающийся тем, что струйный диафрагменный разряд формируют в магнитогазодинамическом (МГД) режиме течения струй плазмы на межэлектродном промежутке при условии

j_{о мгд} < j_o < j_{о разр},

где j_{о мгд} - плотность тока в отверстии диафрагмы, соответствующая переходу течения струй плазмы в магнитогазодинамический режим, А/см²;

j_o=i/r²_o[А/см²],

где i - величина тока разряда, A;

r_o - радиус отверстия диафрагмы, см;

j_{о разр} - плотность тока в отверстии диафрагмы, соответствующая пределу механической прочности _разр материала диафрагмы, A/см²;

микрочастицы общей массой m получают при выполнении условия

h_o H,

где h_o - удельная энтальпия на оси в отверстии диафрагмы, Дж/г;

H - удельная теплота разрушения (абляции) материала диафрагмы, Дж/г;

m определяют из соотношения

m t_имп [г],

где - средняя скорость уноса массы материала диафрагмы, г/с;

t_имп - длительность импульса тока разряда, c;

при скорости микрочастиц V_част (r_част) у кольцевого электрода, найденной из соотношения

V_частиц (r_част)[C_x V²_струи t_{взаим струи} ]/_частиц r_частиц [м/с],

где С_х - коэффициент, учитывающий форму частиц;

V_струи - скорость струи плазмы у кольцевого электрода, м/с;

t_взаим - время взаимодействия частицы с потоком плазмы в магнитогазодинамическом режиме разряда, c;

_струи - плотность потока плазмы, г/см³;

_частиц - плотность частицы, г/см³;

r_част - размер микрочастиц, м.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученный поток микрочастиц дополнительно отделяют от потока релаксирующей плазмы за электродом на расстоянии D, удовлетворяющем условию

D>5L,

где L - межэлектродное расстояние, см.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученный поток микрочастиц дополнительно отделяют от потока релаксирующей плазмы созданием одновременно со струйным диафрагменным разрядом за электродом, на расстоянии D₁, удовлетворяющем условию

2L<D<5L,

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что струйный диафрагменный разряд осуществляют при крутизне спада тока К [A/c] на заднем фронте импульса тока, удовлетворяющем условию

t_спад<t,

где t_спад=0,9i_max /K,

где i_max - амплитуда тока разряда, A;

t_вдув=r_o/V_рад - время радиального вдува микрочастиц размера r_част=r_max из пограничного слоя у поверхности в отверстии диафрагмы в осевую зону [c],

где r_o - радиус отверстия диафрагмы, см;

V_рад=r_o V_{кр кр}/l_{o погр} - радиальная скорость микрочастиц, м/с,

где V_кр=724 i^0,22/(0,9 r_o)^0,33 - скорость потока плазмы в критическом сечении, м/с;

_кр - плотность потока плазмы в критическом сечении, г/см³;

2l_o - толщина диафрагмы, см;

_погр - плотность вещества в пограничном слое, г/см³.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что до формирования МГД режима разряда в разрядный промежуток вводят микрочастицы выбранного размера и химического состава.

6. Устройство для получения потока микрочастиц, включающее герметичную разрядную камеру с источником электропитания, газовакуумной системой, кольцевыми электродами, с установленной на оси кольцевых электродов диафрагмой толщиной 2l_o из плазмообразующего материала с отверстием диаметром 2r_o, отличающееся тем, что в качестве источника питания выбран генератор импульсных токов МГД режима струйного диафрагменного разряда с величиной тока i(t), удовлетворяющей условию

P_магн>P_кр,

где Р_магн=(80 )^-1 (0,2i/r_o)² - давление, обусловленное магнитным полем тока разряда, Па;

Р_кр=[0,14 i^1,34 (2l_o)^0,98]/[r_o 2,95 (1+r_o/2l_o)^0,67] - давление в критическом сечении, Па;

а диафрагма выполнена из плазмообразующего материала.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что за кольцевым катодом дополнительно размещены три металлических диска Э₁, Э₂ и Э₃ на расстояниях от среза кольцевого электрода Д₁=2L, Д₂=3L и Д₃=4L с отверстиями, радиусы которых равны R₁=R; R₂=2R мм и R₁<R<R соответственно, где L - межэлектродное расстояние, см; R – радиус отверстия в кольцевых электродах, см, причем диски Э₁ и Э₃ электрически соединены с катодом, диск Э₂ - с кольцевыми анодом и катодом вне вакуумной разрядной камеры через емкостной делитель напряжения, емкостной делитель напряжения своим высоковольтным плечом относительно катода - с анодом, а низковольтным плечом с коэффициентом деления k - с диском Э₂.

Описание изобретения к патенту

Текст описания в факсимильном виде (см. графическую часть).