Способ подачи аэрозольных частиц

 

СПОСОБ ПОДАЧИ АЭРОЗОЛЬНЫХ ЧАСТИЦ, предварительно нанесенных на подложку, отличающийс я тем, что, с целью улучшения локализации области, в которой движутся .частицы, предотвращения дробления частиц, увеличения диапазона размеров подаваемых частиц, расширения диапазона давлений газов, подложку облучают электромагнитным налу- . С -Я чением длительностью от 10 до 10 с с длиной волны от 0,4 мкм до 11 мкм и плотностью энергии от О,1 до 10 Дж/см2.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 N 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н .АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ! (21) 3394993/23-26 (22) 10.02.82 (46) 07. 11.86. Бюл. Ф 41 (72) Н.Н.Белов, А.Е.Негин и Н.А.Елохин (53) 620.113.43(088.8) (56) Грин Х., Лейн В. Аэрозоли пыли, дымы и туманы. Л., 1969, с. 65-66.

Мяздриков О.А. Электрические способы объемной гранулометрии. Л., "Энергия", 1968...Я0„„1058429 A (54) (57) СПОСОБ ПОДАЧИ АЭРОЗОЛЬНЫХ

ЧАСТИЦ, предварительно нанесенных на подложку, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью улучшения локализации области, в которой движутся частицы, предотвращения дробления частиц, увеличения диапазона размеров подаваемых частиц, расширения диапазона давлений газов, подложку облучают электромагнитным излучением длительностью от 10 до 10 с

6 Я с длиной волны от 0,4 мкм до 11 мкм и плотностью энергии от О, 1 до

10 Дж/см .

1058429

Изобретение относится к области исследования физических свойств веществ, в частности к исследованию физических свойств аэрозольных частиц, к области получения и подготовки образцов для исследования.

Известны способы подачи аэрозольных частиц в заданные области с помощью аэрозольных генераторов распылительного типа.

Распыливаемый порошок дезагрегируется в распыпительной насадке и потоком сжатого воздуха подается . в заданную область.

Наиболее близким к предложенному является электродинамический способ подачи частиц в заданную область.

Способ заключается в том, что аэрозольные частицы предварительно наносят на нижнюю пластину электрического конденсатора. При подаче постоянного высокого напряжения на пластины частицы заряжаются зарядами того же знака, что и пластина. При условии, что силы кулоновского отталкивания превышают силы адгезии частиц к пластине, частицы отталкиваются от пластины и движутся через воздушный промежуток к пластине конденсатора, заряженной противоположным знаком.

Попав на пластину, частицы перезаряжаются, и весь процесс повторяется вновь, т.е. под действием поля частицы совершают колебательные движения в пространстве между пластинами.

Указанный способ имеет ряд недостатков. При движении частицы рассеиваются по всей поверхности электродов, кроме того часть частиц выбрасывается из межэлектродной области.

При соударении частиц с поверхностью электродов происходит их дробление или деформация.

Способ позволяет подавать частицы с размером лишь более 10 мкм, так как для частиц с меньшими размерами силы адгезии значительно превышают силы кулоновского отталкивания.

С помощью электродинамического способа невозможно создавать дисперсные системы при пониженных давлениях газов, так как снижается порог зажигания газового разряда, а при возникновении разряда плазма разряда закорачивает электроды конденсатора.

Целью изобретения является улучшение локализации области, в которой движутся частицы, предотвращение

55 дробления частиц, увеличение диапазона размеров подаваемых частиц, расширение диапазона давления газов.

Поставленная цель достигается тем, что при осуществлении способа пода— чи аэрозольных частиц, предварительно нанесенных на подложку, последнюю облучают электромагнитным излучением

6 -8 длительностью от t0 с до 10 с с длиной волны от 0,4 до 11 мкм и плотностью энергии от 0,1 до 10 Дж/см .

Пример. Частицы корунда размером 3 — 5 мкм напыляются на подложку из стекла К-8. Подложку помещают в газ, например воздух, находящийся в барокамере при давлении 200 Торр.

С незапыленной стороны подложку облучают импульсным излучением с длиной волны 1,06 мкм и длительностью

10 с. После действия импульса электромагнитного излучения с запыленной стороны подложки появляются аэрозольные частицы из корунда.

Подача частиц с помощью электродинамического способа в указанных условиях невозможна из-за электрического пробоя промежутка между пластинами конденсатора.

Исследование подачи при воздействии длинных импульсов длительностью от нескольких секунд до 10 с проведено на. непрерывном СО -лазере

ЛГ-25. Лазерное излучение фокусировалось на подложку. На поверхность подложки предварительно были нанесены заданные частицы. Обнаружено, что при длительности облучения, ! большей 10 с, происходит заметное искривление траектории движения частицы. Исследования с короткими импульсами лазерного излучения были выполнены на ТЕА СО -лазере (длительность импульса 1 мкс), ЛГИ-21 (длительность импульса 10 с) и

ОГМ-40 (дпительность импульса до

-9

5 ° 10 с) . Измерения показали, что при уменьшении длительности импуль-Я сов менее 10 с уменьшается начальная скорость направленного движения подаваемьг< частиц. В то же время при таких условиях увеличивается интенсивность термоупругой волны в материале подложки. При этом растет вероятность инерционного сброса частиц, удаленных от .области воздействия лазерного излучения.

Эксперименты проводились с излучениями следующих длин волн:

1058429

Показатель

Область нелокалиРазмеры области, в которую. подается порошок зована, частицы распределены по всему пространству между ее электродами (40 мм) Форма и размеры частиц изменяются при соударении частиц с пластинами конденсатора

Изменение формы и размеров частиц

Способ обеспечивает

Размеры подаваемых частиц ограничены эа счет значительной

Размеры подаваемых частиц адгезии мелких частиц. Практически невозможно осу0,337 мкм, 0,53 мкм, 0,477 мкм, 0,63 мкм, I 06 мкм, 3,3 мкм, 10,6 мкм. Обнаружено, что при использовании ультрафиолетового излучения с длиной волны короче 0,4 мкм возможности подачи частиц существен но ограничиваются возникновением значительного поглощения подложки в области, прилегающей к аэрозольной частице. При этом уменьшается начальный импульс частицы и увеличивается загрязнение продуктами разрушения подложки. Использование лазерного излучения с длиной волны более 10мкм затрудняет возникновение оптического пробоя. Для излучения с длинами волн, начиная с 10 мкм, порог оптического пробоя воздуха становится ниже взлета частиц с подложки. Плазма оптического пробоя экранирует подложку от лазерного излучения. Кроме того, при оптическом пробое возникает мощная ударная волна, которая стряхивает частицы с подложки на расстоянии до нескольких сантиметров от места воздействия лазерного излучения на подложку.

Исследования подачи частиц широкого спектра размеров (от 1 мкм до со- 30 тен мкм) различных материалов (кварц, .

: корунд, окись магния, алюминий, окись железа и др.) показали, что минимальные значения плотности энергии лазерного излучения, при которых наблюдается подача частиц, близки для всех исследованных частиц и составляют О, 1-0,5 Дж/см . При меньших плотностях излучения наблюдалось свечение частиц на подложке, подача частиц отсутствовала. С увеличением плотности энергии лазерного излуче,ния увеличивается начальная скорость частиц в требуемом направлении. Однако при увеличении плотности энергии облучения выше 10 Дж/см возникает ряд процессов, затрудняющих подачу частиц в заданную область.

При плотностях 15-20 Дж/см происходит испарение значительной части массы частицы (до 80-90X). В случае инфракрасного излучения при плот-. ности от 10 до 40 Дж/см возникает оптический пробой. Излучение видимого диапазона с плотностью энергии излучения более 10 Дж/см образует значительный кратер на поверхности подложки в области воздействия, причем одновременно с требуемой части qeA в заданную область может быть подано большое количество частиц, являющихся продуктами эрозии подложки. В заданной области плотностей энергии излучения подача частиц происходит без нежелательных явлений.

Характеристики прототипа и заявляемого способа сопоставлены в таблице., Предлагаемый способ !

Область локализована., характерный размер ее равен диаметру облучающего луча (10 мкм) Форма и размеры частиц не изменяются подачу частиц с размерами от 1 мкм и более

1058429

Продолжение таблицы

Прототип Предлагаемый способ

Показатель ществить подачу частиц с размером менее 10 мкм

Область давлений газов.

Способ применим при Способ применим при давлениях не ниже любых давлениях газов

400 Торр

Редактор Л.Павлова

Техред Д.Сердюкова Корректор Т. Колб

Заказ 6052/1 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5

Производственно-полиграфическое предприятие, г,,Ужгород, ул.Проектная, 4