Способ подачи аэрозольных частиц

(51)4 С 01 И 1/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК .АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Грин Х., Лейн В. Аэрозолипыли, дымы и туманы. Л., 1969,с. 65-66,Мяздриков О.А. Электрические способы объемной гранулометрии. Л.,(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 с6с длиной волны от 0,4 мкм до 11 мкм и плотностью энергии от О, 1 до 10 Дж/см .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 распыли- тельного 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 поверхностьюэлектродов происходит их дроблениеили деформация,Способ позволяет подавать частицыс размером лишь более 10 мкм, таккак для частиц с меньшими размерамисилы адгезии значительно превышают силы кулоновского отталкивания.С помощью электродинамического способа невозможно создавать дисперсныесистемы при пониженных давленияхгазов, так как снижается порог зажигания газового разряда, а при возникновении разряда плазма разряда закорачивает электроды конденсатора.Целью изобретения является улучшение локализации области, в которойдвижутся частицы, предотвращение 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 дробления частиц, увеличение диапазона размеров подаваемых частиц, расширение диапазона давления газов.Поставленная цель достигается тем,что при осуществлении способа подачи аэрозольных частиц, предварительно нанесенных на подложку, последнююоблучают электромагнитным излучениемй -8длительностью от 10 с до 10 с сдлиной волны от 0,4 до 11 мкм и плотностью энергии от 0,1 до 10 Дж/см .П р и м е р. Частицы корунда размером 3-5 мкм напыляются на подложкуиз стекла К. Подложку помещают вгаз, например воздух, находящийсяв барокамере при давлении 200 Торр.С незапыленной стороны подложку облучают импульсным излучением с длинойволны 1,06 мкм и длительностью10 с. После действия импульса электромагнитного излучения с запьиеннойстороны подложки появляются аэрозольные частицы из корунда.Подача частиц с помощью электродинамического способа в указанныхусловиях невозможна из-за электрического пробоя промежутка между пластинами конденсатора,Исследование подачи при воздействии длинных импульсов длительностьюот нескольких секунд до 10 с проведено на. непрерывном СО -лазереЛГ. Лазерное излучение фокусировалось на подложку. На поверхностьподложки предварительно были нанесены заданные частицы. Обнаружено,что при длительности облучения,1большей 10 с, происходит заметноеискривление траектории движения частицы, Исследования с короткими импульсами лазерного излучения быливыполнены на ТЕА СО-лазере (длительность импульса 1 мкс), ЛГИ-9510 с). Измерения показали, чтопри уменьшении длительности импуль сов менее 10 с уменьшается начальная скорость направленного движенияподаваемьгс частиц. В то же времяпри таких условиях увеличиваетсяинтенсивность термоупругой волныв материале подложки. При этом растет вероятность инерционного сбросачастиц, удаленных от .области воздействия лазерного излучения. Эксперименты проводились с излучениями следующих длин волн:4 1058429 Показатель Область нелокалиРазмеры области,в которую подается порошок зована, частицы распределены по всему пространству между ее электродами( "40 мм) Форма и размерычастиц изменяютсяпри соударениичастиц с пластинами конденсатора Изменение формыи размеровчастиц Способ обеспечивает Размеры подаваемых частиц ограничены эа счетзначительной Размеры подаваемыхчастиц адгезии мелкихчастиц. Практически невозможно осу 0,337 мкм, 0,53 мкм, 0,477 мкм,0,63 мкм, 1,06 мкм, 3,3 мкм,10,6 мкм. Обнаружено, что при использовании ультрафиолетового излучения с длиной волны короче 0,4 мкмвозможности подачи частиц существенно ограничиваются возникновением значительного поглощения подложки вобласти, прилегающей к аэрозольнойчастице. При этом уменьшается начальный импульс частицы и увеличиваетсязагрязнение продуктами разрушенияподложки. Использование лазерногоизлучения с длиной волны более 10 мкмзатрудняет возникновение оптическогопробоя. Для излучения с длинами волн,начиная с 10 мкм, порог оптическогопробоя воздуха становится ниже взлета частиц с подложки. Плазма оптического пробоя экранирует подложку отлазерного излучения. Кроме того, приоптическом пробое возникает мощнаяударная волна, которая стряхиваетчастицы с подложки на расстоянии донескольких сантиметров от места воздействия лазерного излучения на подложку. Исследования подачи частиц широкого спектра размеров (от 1 мкм до сотен мкм) различных материалов (кварц,: корунд, окись магния, алюминий,окись железа и др.) показали, чтоминимальные 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 80-90 Х). В случае инфракрасного излучения при плотности 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 частиЦей 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.Область локализована.,характерный размерее равен диаметруоблучающего луча( 10 мкм) форма и размеры частицне изменяются подачу частиц с размерами от 1 мкм и более1058429 Прототип Предлагаемый способФ Показатель Область давленийгазов Способ применим при Способ применим придавлениях не ниже любых давлениях газов400 Торр Редактор Л.Павлова Техред Л.Сердюкова Корректор Т.Колб Заказ 6052/1 Тираж 778Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5