[发明专利]一种结合紫外辐射产生中性尘埃粒子流的装置

说明书

本发明属于尘埃粒子加速器技术领域，具体涉及一种结合紫外辐射产生中性尘埃粒子流的装置。本发明技术方案在电离腔中设置了底部为网格的尘埃容器且尘埃容器上设有可受控启闭的振动机构。达到释放条件时，开启振动机构即可实现尘埃粒子从尘埃容器中快速、均匀分散到电离腔中。并且，本发明装置还设置了辐射腔，可以利用紫外光等促进光电效应的发生，从而低耗、高效地获得可在真空环境的太空中应用的中性粒子流，进而有效清除空间碎片，具有极大的推广价值和广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于中性尘埃粒子加速器技术领域，具体涉及一种结合紫外辐射产生中性尘埃粒子流的装置。

背景技术

空间碎片是指人类在太空活动中产生的废弃物及其衍生物，主要包括废弃航天器、火箭末子级、执行任务过程中的抛弃物、火箭爆炸物、空间飞行器解体以及碎片之间相互碰撞产生的碎片等。空间碎片是空间环境的主要污染源，轨道上日益增多的空间碎片必将影响和威胁人类对空间资源的可持续利用，空间碎片移除是未来航天任务必须面对的重要问题。

目前国内外常规的技术方案里，通常采用推移离轨、增阻离轨、抓捕离轨这三类技术手段实现空间碎片的移除。推移离轨利用激光、离子束、太阳辐射等能量束作用于空间碎片，产生特定力的作用，使其离开原来的轨道；增阻离轨通过增加碎片的飞行阻力，降低碎片轨道高度，进而缩短碎片轨道寿命，使其在规定的时间内离轨再入大气；抓捕移除通过任务飞行器与空间碎片直接物理接触的方式来移除碎片。其中，通过离子束推移离轨的方法，由于操作安全等优点正受到各方的广泛关注和研究。离子束推移离轨技术是一种新型的非接触式空间碎片清除方式，适合于远距离操作，不需要交会过程和复杂的控制系统，适合于不同轨道、不同尺寸大小的空间碎片。对比激光等通过材料熔融实现离轨的技术，使用同样的能源成本，离子束推移离轨方式的动量传递效要高得多。目前，欧空局、日本、俄罗斯都提出了类似的概念。

在离子束推移空间碎片离轨的方法中，重要问题之一就是产生和释放大量且稳定的离子束，并且为了实现离子束的物理连接，通常需要额外的消耗来产生适当的离子束。这种技术的缺点是喷射出的离子束自由分散，可控性较差；效率较低，离轨时间较长，实现起来代价较高。因此，尘埃粒子加速器技术领域，亟需一种能提高离子束可控性和工作效率的离子束产生装置。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种能有效降低消耗成本、明显提高推进效率的产生并发射离子束的装置。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种结合紫外辐射产生中性尘埃粒子流的装置，包括首尾顺次连通的电离腔、加速腔、辐射腔和偏转腔，所述电离腔、所述加速腔、所述辐射腔和所述偏转腔均为两端开口的平置圆筒状，所述装置还包括与所述电离腔管道相通的真空系统以及为所述电离腔、所述加速腔、所述辐射腔和所述偏转腔提供电能的电力系统；

所述电离腔中设有电离组件，所述加速腔设有加速组件，所述辐射腔内设有辐射组件，所述偏转腔外侧壁设有偏转组件，所述加速腔的尾端与所述辐射腔的首端之间、所述辐射腔的尾端与所述偏转腔的首端之间分别设有绝缘环。

进一步的，所述电离组件包括同心设置于所述电离腔中的网状放电电极，所述网状放电电极的外侧面与所述电离腔的内壁之间有序设置若干将二者相连的第一绝缘柱，所述网状放电电极所围空间的上部设有可受控释放尘埃的尘埃容器，所述电离腔首部端口设有观察窗。

进一步的，所述尘埃容器为竖置圆筒状，所述尘埃容器的底面为网孔结构，所述尘埃容器的顶部或侧壁设有可受控启闭的振动机构。

进一步的，所述观察窗通过可拆卸式紧固旋钮固定在所述电离腔的首部端口位置，所述观察窗与所述电离腔的首部端口之间设有密封垫片。

进一步的，所述真空系统包括气罐，所述气罐的输出端通过进气管道与所述电离腔的侧壁上开设的进气孔连通，所述进气管道上设有控制阀；所述真空系统还包括真空泵，所述真空泵的输入端通过出气管道与所述电离腔侧壁上开设的出气孔连通，所述出气管道上设有控制阀。