[发明专利]放电电极及应用该放电电极的等离子体发生装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电极，更具体的涉及一种生成大面积、高密度金属等离子体的放电电极。本发明还同时涉及一种应用该电极的等离子体发生装置。

背景技术

真空环境内电极放电产生金属等离子体，这些金属等离子体具有很高的能量，其特性与电极结构密切相关。当电弧电流为几百安培时，真空电弧的形态呈扩散态，金属离子定向运动。金属等离子体可应用于离子束表面分析技术及离子注入技术；针对于宇宙空间的真空环境，利用电极提供金属等离子体来产生动能，无需携带额外的推进剂，可应用于小型卫星姿态微调的推进系统。

在现有的技术中，真空放电大多采用锥-板电极。然而由于板状阳极的阻挡作用，放电产生的金属等离子体的传播具有一定的局限性，实验大多利用沿电极径向扩散的等离子体。而且由于主放电回路电流方向和电极径向成90°，放电生成的沿径向扩散的等离子体密度较小，即放电产生的可利用的等离子体密度较小。同时当持续性放电时，由于真空室内残留油污分子分解、电极烧蚀等作用，在阴极尖端放电表面会产生一层薄膜阻碍等离子体的发生。

发明内容

本发明提供一种放电电极，以解决现有真空放电过程中只能利用沿电极径向扩散的密度较小的等离子体的问题。

此外，本发明还提供一种应用该放电电极的等离子体发生装置。

为了解决上述问题，本发明公开了一种放电电极，包括，锥状阴极、网状阳极和支撑构件；其中，所述锥状阴极的锥端与所述网状阳极的端面相对准，且二者均设置于所述支撑构件上。

可选的，所述锥状阴极包括金属圆柱以及设置于该金属圆柱一端的圆锥体结构，所述锥状阴极的圆锥体结构的尖端为球状。

可选的，所述锥状阴极的圆锥体结构的锥度为1∶2至2∶1。

可选的，所述锥状阴极材质为金属，例如铜或铅等。

可选的，所述网状阳极包括支撑环和放电金属丝网，支撑环设置于所述放电金属丝网周沿。

可选的，所述放电金属丝网的网孔几何透过率为50％至97％。

可选的，所述放电金属丝网网孔结点通过金属编制工艺连接为一体或者网孔结点通过焊接连为一体，或所述金属丝网一体成型。

可选的，所述锥状阴极与网状阳极之间的距离可调。

可选的，还包括可旋转构件，该可旋转包括两个相对设置并分开固定距离的构件结构，所述锥状阴极和网状阳极通过支撑结构分别固定于所述两个半圆构件上；其中，所述两半圆构件可围绕固定轴线旋转。

本发明还提供一种等离子体发生电路及装置，应用上述任一所述的放电电极。

与现有技术相比，本发明将放电电极的阳极设置成网状，锥状阴极的锥端对准所述网状阳极，放电在所述锥状阴极和网状阳极之间进行；由于网状电极的通透性，电极为产生的等离子体运动提供了沿网状阳极的轴向的扩散通道，在网状阳极的后侧可以获得等离子体；放电过程中阴极点放出的等离子体在两电极间的密度最高，且电极轴向与主放电回路中电流的方向一致，这使得在轴向透过网状电极扩散的等离子体的密度远远大于径向的密度；利用网状阳极的通透性，把电极间的等离子体释放了出来，在网状阳极后侧可得到更高密度的等离子体，也就是说该放电电极结构可实现轴向高密度离子体。

而且，该放电电极结构简单，使用寿命长，放电稳定性和重复性好。

附图说明

图1是本发明的放电电极的实施例的结构示意图；

图2为图1所示的结构设置可旋转部件后的结构示意图；

图3为图1的左视图；

图4为图1的右视图；

图5为图1所示的放电电极的具体放电电路图；

图6示出了利用朗缪尔探针法测得的电极周围等离子体的密度分布情况。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的放电电极实施例的结构示意图。请参看图1，本实施例中，放电电极包括锥状阴极1、网状阳极2以及支撑构件。

其中，所述锥状阴极1为一端具有锥端的结构，该锥端作为阴极的放电端。通过设置锥端作为放电端，可增强放电效果。但是锥的尖端不易太尖，否则会引起放电点偏移，影响放电稳定性。本实施例中，其包括金属圆柱体以及设置于该金属圆柱体一端的圆锥体结构，锥体结构的锥度为1∶2至2∶1，本实施例中具体为1∶1。

该锥状阴极1的材质可以采用铅或铜等金属。