System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种无孔板开放式发射体结构的低功率空心阴极制造技术_技高网

一种无孔板开放式发射体结构的低功率空心阴极制造技术

技术编号:40162689 阅读:3 留言:0更新日期:2024-01-26 23:35
本发明专利技术提供了一种无孔板开放式发射体结构的低功率空心阴极。该空心阴极的特点:使用六硼化镧压铸成空心圆柱作为发射体;发射体包裹适当层数的0.01mm厚度钽箔后插入阴极管,确保发射体与阴极管紧密配合;发射体顶端不使用金属孔板密封,减少孔板焊接工艺复杂度,保证阴极点火后发射体区域与触持极上游区域等离子体连续性,使其不被金属孔板隔绝。最终使该空心阴极具有较低的加工成本,并具有良好的等离子体产生可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及空间电推进领域,具体为一种为霍尔效应推力器、离子推力器等电推进装置提供电子源的空心阴极的新结构设计。


技术介绍

1、目前空间飞行器广泛使用离子型或霍尔型电推力器作为推进装置,用以实现飞行器的轨道和姿态控制。大多数离子型或霍尔型电推力器普遍使用空心阴极作为推力器的电子源,用以产生初始放电的电子或中和羽流的电子,因此空心阴极是离子型或霍尔型电推力器的核心部件。低功率空心阴极(发射电流1~3a)一般使用钡钨、六硼化镧等逸出功较低的材料作为发射体,通过加热体将发射体加热到发射温度后,电子从材料表面自发逸出表现为发射体而向外发射电子。空心阴极中一般需要通入一定流量的惰性气体作为工质气体,空心阴极的外壳称为触持极,在触持极上需要施加高电压。当发射体发射的电子在触持极电压的作用下加速运动时,与中性工质气体碰撞雪崩电离,从而在阴极内部产生等离子体。

2、目前的低功率空心阴极内部的普遍结构是将发射体材料套入一根钽金属管内,再使用钨或钽等高熔点金属制成的中心带孔的金属板密封发射体,将发射体与触持极隔离开。带孔金属板的作用是增强发射体上游的气体压强,使等离子体理论上更容易产生和维持。然而,带孔金属板与钽金属管的固定连接非常困难,通常需要使用电子束焊接等连接工艺,制造加工成本很高;并且金属板的小孔成为连接发射体内部等离子体与触持极上游等离子体的纤细桥梁,由此导致阴极点火时的等离子体产生不稳定且电流冲击巨大。综上所述,目前空心阴极普遍使用传统的发射体-孔板-触持极结构,工艺复杂、造价高昂,点火过程电流冲击剧烈。


技术实现思路

1、为了解决上述问题,本专利技术提出了一种应用于空间电推进的无孔板开放式的发射体装配结构的空心阴极,主要改善了空心阴极发射体的装配工艺,提升了空心阴极的点火可靠性并可以有效降低点火电流冲击。

2、在该空心阴极结构中,所述发射体材料为六硼化镧,形状为空心圆柱形,外径4mm,内径1-2mm,长度6-8mm。用以加热到达发射温度后逸出电子。

3、在该空心阴极结构中,所述阴极管材料为钽,管厚度为0.3mm。在阴极管下游区域,管内径与发射体圆柱外径相同,此区域长度与发射体长度相同;在阴极管上游区域,管内径小于发射体圆柱外径。

4、在该空心阴极结构中,所述发射体由阴极管下游的开孔插入至阴极管内。装配时,发射体外部使用厚度为0.01mm的钽箔缠绕包裹,通过挤压方式与阴极管紧密配合,发射体端面与阴极管端面安装后处于同一平面内。

5、在该空心阴极中,阴极管外嵌套两层氮化硼陶瓷绝缘套,其中内层陶瓷套的内径与阴极管外径相同,确保内陶瓷套与阴极管紧密配合。内层陶瓷套的外表面加工间距为1mm的螺纹,用以将加热钨丝缠绕至内陶瓷套上。

6、在该空心阴极中,触持极外壳使用石墨或高熔点金属钽等制作,触持极开孔直径为1.1mm,触持极顶部内端面距离发射体材料端面1mm。

7、在该空心阴极中,阴极管与安装底板、触持极外壳与安装底板均使用陶瓷绝缘件隔离进行绝缘。

8、本专利技术的优点:

9、1)使用六硼化镧发射体加工成空心圆柱,降低异形发射体加工成本;

10、2)六硼化镧发射体与阴极管间插入适当层数的0.01mm厚度钽箔,保证发射体与阴极管紧密配合;

11、3)发射体顶端不使用金属孔板密封,减少孔板焊接工艺复杂度;

12、4)发射体顶端不使用金属孔板密封,保证阴极点火后发射体区域与触持极上游区域等离子体连续性,使其不被金属孔板隔绝。

13、5)阴极管外部的陶瓷套与阴极管紧密接触,保证加热丝产生的热量尽快传递至阴极管、并进而传导至发射体上。

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【技术保护点】

1.一种无孔板开放式发射体结构的低功率空心阴极,其特征在于,所述六硼化镧发射体下游端面无金属孔板阻挡。

2.一种无孔板开放式发射体结构的低功率空心阴极,其特征在于,所述发射体与阴极管间插入适当层数的0.01mm厚度钽箔,保证发射体与阴极管紧密配合。

3.一种无孔板开放式发射体结构的低功率空心阴极,其特征在于,所述发射体与阴极管下游端面齐平。

4.一种无孔板开放式发射体结构的低功率空心阴极,其特征在于,所述发射体为六硼化镧粉末压铸空心圆柱型材,内径为1-2mm,外径为4mm,长度6-8mm。

5.一种无孔板开放式发射体结构的低功率空心阴极,其特征在于,所述触持极外壳使用石墨或高熔点金属钽等制作,触持极开孔直径为1.1mm,触持极顶部内端面距离发射体材料端面1mm。

【技术特征摘要】

1.一种无孔板开放式发射体结构的低功率空心阴极,其特征在于,所述六硼化镧发射体下游端面无金属孔板阻挡。

2.一种无孔板开放式发射体结构的低功率空心阴极,其特征在于,所述发射体与阴极管间插入适当层数的0.01mm厚度钽箔,保证发射体与阴极管紧密配合。

3.一种无孔板开放式发射体结构的低功率空心阴极,其特征在于,所述发射体与阴极管下游端面...

【专利技术属性】
技术研发人员:汤海滨张仲恺王一白任军学罗梓浩张广川张尊
申请(专利权)人:北京航空航天大学
类型:发明
国别省市:

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