[发明专利]一种应用于真空弧推进器的自触发方法

权利要求书

1.一种应用于真空弧推进器的自触发方法，其特征在于，该方法包括：

选取具有场致电子发射特性的微米级结构尺寸的碳基材料作为触发电极；

设置自触发电极结构，所述自触发电极结构包括：阴极、阳极、触发电极和绝缘介质；其中，

将所述阴极设置为一端为锥状的圆柱状结构，所述阳极设置为喇叭状喷嘴结构，所述绝缘介质设置为圆筒状结构，所述阴极包覆于所述绝缘介质的内部，所述阳极固定于所述绝缘介质的一端；以及，

均匀布置多个所述触发电极，并将所述触发电极穿透所述绝缘介质，使所述触发电极的尖端在所述绝缘介质的内表面突出；

在所述触发电极、所述阴极与所述阳极之间施加低电压，通过所述触发电极与所述阳极之间生成沿面放电，进而生成导通所述阴极和所述阳极的等离子体，实现低电压自触发，在所述阴极与所述阳极之间建立真空弧。

2.根据权利要求1所述的应用于真空弧推进器的自触发方法，其特征在于，所述的选取具有场致电子发射特性的微米级结构尺寸的碳基材料作为触发电极，包括：

根据表示场发射电流密度与电场强度之间关系的Fowler-Nordheim定律：

其中，阴极的场致电流密度j_FE是电场强度E的函数，单位为V/m，φ为场致发射点的功函数，t(y)和v(y)是关于φ和E的列表函数，取单位值；

在式(1)中，场致电流密度j_FE与电场强度E为指数函数关系，电场强度的轻微增加将导致电流密度的急剧增大；

根据上式，增强触发电极尖端表面上的电场强度，将作为触发电极的碳基材料布置在距离所述阳极预设距离的位置，并采用丝状结构的碳基材料。

3.根据权利要求2所述的应用于真空弧推进器的自触发方法，其特征在于，所述的将作为触发电极的碳基材料布置在距离阳极预设距离的位置，包括：

将所述触发电极的尖端与所述阳极之间的预设距离设置为：0-5mm。

4.根据权利要求1所述的应用于真空弧推进器的自触发方法，其特征在于，所述的将阴极设置为一端为锥状的圆柱状结构，阳极设置为喇叭状喷嘴结构，绝缘介质设置为圆筒状结构，阴极包覆于绝缘介质的内部，阳极固定于绝缘介质的一端，包括：

制成所述阴极的材料包括但不限于：铅、铜和铝；

制成所述阳极的材料为不锈钢；

将所述阴极的圆柱型直径设置为：1-20mm，锥状结构的锥角设置为：0°-120°，锥尖部分与所述绝缘介质的出口间距设置为：0-20mm；

选取固体聚四氟乙烯管作为绝缘介质，设置所述绝缘介质的内径与所述阴极的圆柱型直径相等，所述绝缘介质的外径与内径之差为：2-4mm。

5.根据权利要求1所述的应用于真空弧推进器的自触发方法，其特征在于，所述的均匀布置多个触发电极，并将触发电极穿透绝缘介质，使触发电极的尖端在绝缘介质的内表面突出，包括：

所述的多个触发电极彼此独立，相互之间并联，并在所述绝缘介质的筒部外侧连接后，再与一特定阻值的限流电阻R₂进行串联；

将所述触发电极的尖端在所述绝缘介质的内表面突出，在场致增强系数β的作用下，增大所述触发电极尖端表面的发射点处的电场强度，达到场致电子发射的临界场强；

所述的临界场强为：10⁸V/m。

6.根据权利要求5所述的应用于真空弧推进器的自触发方法，其特征在于，所述限流电阻R₂，用于在真空弧形成之前，限制流过所述触发电极的电流；

所述限流电阻R₂，还用于在所述阴极与所述阳极之间的真空弧形成后，增大所述触发电极支路的电阻，保护述触发电极在放电过程中不被损坏；

将所述限流电阻R₂的阻值范围设置为：0-100kΩ。