[实用新型]一种具有保温效果的封闭式空心阴极触持极组件

说明书

技术领域

本发明涉及航天空间电推进技术、低温真空电子等离子体技术领域，具体是一种具有保温效果的封闭式空心阴极触持极组件。

背景技术

空心阴极组件是氙离子推力器、霍尔推力器或其他等离子源的关键组成部分。在空心阴极工作过程，依赖惰性工质气体形成自持气体放电产生的热量来维持发射体的温度（1500K以上），使发射体具备发射电子的能力。因此，空心阴极电子源热子工作过程中，必须保持较高的温度，以尽可能避免热量损耗和等离子体对热子的溅射刻蚀作用，来降低空心阴极功耗和延长工作寿命。现有空心阴极中，普遍使用组装式触持极，是依靠多层钽箔对电子源热子局部热屏蔽来实现温度保持，这种结构的保热效率较低，使得空心阴极点火时间较长、放电维持电压偏高，且绝缘陶瓷接近于触持极的高温段，导致在空心阴极息弧后的冷却过程中有溅射物沉积到绝缘陶瓷表面，引起绝缘性能下降。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种具有保温效果的封闭式空心阴极触持极组件，已解决现有技术保热效率较低的问题。

本发明解决技术问题的技术方案为：一种具有保温效果的封闭式空心阴极触持极组件包括顶板、支撑管、热屏蔽层和支撑陶瓷组成。

支撑陶瓷上部设有热屏蔽层，热屏蔽层前部设有顶板，热屏蔽层外围套有支撑管，支撑管的两端分别与支撑陶瓷、顶板相接触。

顶板上设有中心小孔，中心小孔直径2mm。

热屏蔽层为多层钽箔卷绕经压花滚加工成型，多层钽箔卷均采用厚度为0.05mm的钽皮。

支撑管为壁厚0.3mm的不锈钢管。

顶板为0.3mm厚的钽皮。

支撑陶瓷4为氧化铝陶瓷。

本发明的有益效果在于：将之前只针对空心阴极热子高温端采用热屏蔽的屏蔽层延长至空心阴极低温端，进而将绝缘陶瓷优化到低温端，降低了被污染而绝缘下降的风险。采用此设计的空心阴极触持极，试验验证显示空心阴极点火时间平均值有380s下降为350s缩短7%，从触持极电压判断从平均值12.0伏特下降到11.0伏特，保热效率提升约10%。因此，本发明结构能够有效解决空心阴极保热、防离子轰击和长寿命绝缘性能保障，从而提高空心阴极效率，延长了空心阴极产品的预期服役寿命。

附图说明

图1 高效保热封闭式空心阴极触持极组件示意图。

附图说明：1顶板、2支撑管、3热屏蔽层、4支撑陶瓷、5空心阴极电子源热子。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步说明。

一种具有保温效果的封闭式空心阴极触持极组件包括：顶板1、支撑管2、热屏蔽层3、支撑陶瓷4组成，所述支撑陶瓷4上部与所述热屏蔽层3连接，所述热屏蔽层3前部与所述顶板1连接，所述热屏蔽层3外围套有所述支撑管2，所述支撑管2的两端分别与所述支撑陶瓷4、顶板1相接触。

顶板1上设有中心小孔，所述中心小孔直径2mm。

热屏蔽层3为多层钽箔卷绕经压花滚加工成型。多层钽箔卷均采用厚度为0.05mm的钽皮。

支撑管2为壁厚0.3mm的不锈钢管。

顶板1为0.3mm厚的钽皮。

支撑陶瓷4为氧化铝陶瓷。

采用壁厚为0.3mm的不锈钢管制作的支撑管2薄壁一体件，不但降低了有效的热传导，而且保证了必要的强度。

支撑管2高温段与0.3mm厚的钽皮顶板1采用激光焊接方式固定，保护了热子不被等离子体轰击。

支撑管2与氧化铝陶瓷采用钎焊方式焊接，保证了强度、气密性和绝缘性能，并且低温端的陶瓷降低了被污染镀膜而绝缘下降的风险。

支撑陶瓷4将经过压花滚压成型后的0.05mm钽箔多层卷绕而成热屏蔽层3支撑于支撑管2内壁与热子之间，并尽可能延长热屏蔽层的导热路径，以提高保热效率。

使用时只需将该装置安装在空心阴极电子源热子5外部。