等离子体驱动微小碎片加速器

1. 设备全景图片

2.设备概况

中国科学院国家空间科学中心于2006年研制成功了国内首台“等离子体驱动微小碎片加速器”。 加速器主要由同轴电极、压缩线圈、高压电容器组、脉冲充气阀、放电开关、充放电控制回路及真空系统等组成。加速器采用高压电容器储存能量，通过同轴枪气体放电释放高压电容器储存的能量形成高速的等离子体团，高速等离子体团在压缩线圈的作用下进一步压缩加速至超高速，从而形成超高速高密度的等离子体射流，将置于喷嘴处的微粒瞬间喷出形成超高速微粒。高速微粒经过飞行管道到达靶室，靶室内设有样品架用于安装撞击测试样品，在样品架内部及飞行管道末端分别布置了压电传感器和光学测量系统]，用于对微粒的速度进行监测。

3. 设备功能简述

   等离子体驱动微小碎片加速器主要用于微小空间碎片撞击效应研究、地面高速/超高速撞击效应研究、微小空间碎片探测器地面标定测试等研究领域。加速器的加速能力强，加速微粒的尺寸从为50-500微米，能够把200微米的微粒加速到15km/s，能够覆盖微小空间碎片的主要速度和尺寸区域，该加速器是国内唯一、国际上第4台同类加速器。 

4. 设备的技术特点

加速微粒种类多

l   50-500微米的玻璃颗粒

l   10-1000微米的氧化铝颗粒

l   50-500微粒的钢珠

l   50-500微米的碳化硅颗粒

l   50-500微米的耐高温金属颗粒

l   50-500微米的耐高温非金属材料 

加速效率高

l   平均每次加速试验仅耗时45分钟

l   每次能加速多个颗粒 

环境要求

l   实验室湿度低于40%

l   实验室温度在0-30℃

l   系统真空度优于5×10^-3帕

5. 设备的技术参数

加速器运行参数指标

l   功率：20kW

l   工作电压：20kV

l   线圈最大电流：100kA

l   放电重复频率：次/40s

l   工作寿命：1万次以上放电

加速器加速能力指标

l   工微粒尺寸：直径10—1000mm

l   对于10~200mm微粒，最高15km/s

 l   脉冲微粒数量：最高20个微粒/脉冲 

6. 设备的技术优势

可加速尺寸10-1000微米的微粒，最高速度可达15km/s。加速效率高，完成每次加速试验的平均耗时约45分钟，每次能加速多个微粒。加速器能加速的微粒种类多，可以加速所有耐高温的微粒。加速器是国内唯一能够实现对50-500微米尺寸微粒加速至10km/s以上的设备，在微小空间碎片撞击效应研究和探测器的标定具有独特的优势。 

7. 设备的应用行业

空间碎片撞击效应研究、微小空间碎片探测器标定测试、超高速撞击力学研究、抗冲击材料的研发等行业。