СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОИЗВЕДЕНИЯ ПОДВИЖНОСТИ ИОНОВ НА ПЛОТНОСТЬ ОБЪЕМНОГО ЗАРЯДА Советский патент 1971 года по МПК G01R31/00 

Изобретение относится к области изучения процессов электронноионной технологии и может найти применение при расчетах и проектировании различного рода коронирующих систем, так как произведение подвижности ионов К на ПЛОТНОСТЬ объемного заряда р является одним на основных соотношений, влияющих на интенсивность зарядки частиц в электрофильтрах, электросепараторах, при электроокраске и в других устройствах. Предлагаемый способ может быть использован также ДЛЯ определения параметров коронного разряда н для изучения влияния внешней среды на подвижность ионов и плотность объемного заряда. Известны различные способы определения параметров зоны коронирования. Так, способ измерения с помощью аспирационного конденсатора требует непрерывного отбора проб ионизированного газа нз зоны коронирования. Однако при этом невозможно произвести измерение К непосредственно в зоне коронирования, так как исследуемый газ необходимо транспортировать через аспирационный конденсатор. Кроме того, непрерывный отбор проб ионизированного газа влияет на процесс ионообразования, что вносит большие погрешности в измерения. Известны также методы измерения К при помощи зондов, заключающиеся в том, что зонд вводится в зону коронирования и затем снимается его вольт-амперная характеристика при питании от отдельного источника. По наклону линейной части этой характеристики судят об интересующем параметре К. Преимущество предлагаемого способа перед зондовым состоит в том, что последний требует применения дополнительного источника высокого напряжения для питания зонда. Отсутствие этого громоздкого элемента схемы удешевляет оборудование и упрощает процесс измерения. Предлагаемый способ универсален с точки зрения применимости его для изучения нестационарной короны, при которой зондовый способ вообще неприемлем. Конструктивно зондовый способ сложнее, так как требует установки зонда вдоль эквипотенциальных ЛИНИЙ ПОЛЯ, т. е. необходимы юстировочные устройства. Процесс измерения в случае использования зонда сложнее, обработка измерений требует много вреМе.ни, само значение произведения К-р определяется графоаналитически., при этом необходимо знать вольт-амперную характеристику зонда.

определение емкости зонда, что так же усложняет процесс измерения. Необходимость в подобных предварительных экспериментах при пользовании предложенным способом отпадает.

Зонд под высоким потенциалом закрепляется в измеряемом поле на специальных изоляторах. В предложенном способе пробное тело свободно падает в межэлектродном пространстве.

Наличие зонда не просто искажает поле, как это имеет место при внесении пробного тела, но и создает краевой эффект, который в конечном итоге вносит погрешность в определе-ние вольт-амперной характеристики зонда, а следовательно, и величины произведения подвижности ионов иа плотность объемного заряда. Искажение, вносимое пробным телом, не может существенно сказаться на результатах эксперимента, так как в расчетной формуле фигурирует не заряд, а отношение зарядов. Заряд пропорционален напряженности поля, а последняя вдоль эквипотенциальпой линии постоянна. Поэтому искажения во всех точках траектории полета пробного тела пропорциональны и отношение зарядов практически исключает ошибку от искажений поля.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что Б данной точке с исследуемой ионизированной средой помещают предварительно разряженное пробное тело известной формы и размеров на время ti. При этом заряд пробного тела определяется по известному выражению Потенье:

Kpt,

О)

Q Qn 1 -г К А

Q - заряд пробного тела, Qmax - предельный заряд пробного тела,

К - подвижность ионов, р п-е - плотность объемного заряда, п - концентрация ионов, е - заряд электрона, t - время.

Затем то же самое (предварительно разряженное) пробное тело помещают в ту же точку пространства, с той же ионизированной средой на время tz- Заряд тела в этом случае определится как:

(2)

Q, Qn 1 +

Qi

Обозначив отношение , принимая во

Q2

внимание, что предельный заряд Qmax является свойством данного пробного тела, который в обоих опытах является величиной постоянной, не зависящей от времени, для Кр получаем выражение:

1

(3)

Кр

t,(-l)

Следует заметить, что при определении /Ср по предлагаемому способу для какой-либо зоны поля коронного разряда, можно воспользоваться скоростной кино- или фотосъемкой, регистрируя траекторию движения пробного тела через эту зону и время. Возможно использование для этой цели и более простых методов.

Регистрацию зарядов частиц необходимо производить при помощи быстродействующих вторичных приборов.

Для повышения точности способа необходимо, чтобы QI и Q2 не превыщали значения 0,9 от предельно возможного. Точность предлагаемого способа измерения Др будет зависеть от точности измерения указанных величин, а также времени U и tzПробное тело необходимо брать проводящим, желательно сферической формы, так как выражение Потенье для кинетики заряда в этом случае наиболее полно отражает физическую суть процесса и подтверждено многочисленными экспериментальными данными.

Предмет изобретения

Способ определения произведения подвижности ионов на плотность объемного заряда в точке или в зоне электрического поля коронного разряда, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения методики измерения, измеряют электрические заряды, получаемые с помощью предварительно-разряженного проводящего пробного тела,

помещенного в зону (точку) электрического поля, в течение разного времени, определяют их отношение и расчетным путем находят искомую величину.