[发明专利]电离规和用于对高速中性气团的瞬态压强进行测量的系统

权利要求书

1.一种电离规，用于对高速中性气团的瞬态压强进行测量，其特征在于，

包括用于发射电子的阴极(1)、用于与阴极(1)形成可调电场以稳定阴极(1)的发射电流的控制极(2)、用于对电子进行加速的加速极(3)、用于收集离子流的收集极(4)和用于固定的电极安装座(5)；

所述阴极(1)、控制极(2)、加速极(3)和收集极(4)同轴安装在电极安装座(5)上，由内向外分别为阴极(1)、控制极(2)、加速极(3)和收集极(4)，阴极(1)处于电离规的中心轴线处，所述阴极(1)、控制极(2)、加速极(3)和收集极(4)分别与外部控制电路连接，通过外部控制电路控制每个电极的工作电势，其中，加速极(3)和阴极(1)之间为正偏压，收集极(4)与加速极(3)之间为负偏压，收集极(4)与阴极(1)之间为负偏压，使阴极(1)工作在空间电荷限制的运用条件下。

2.如权利要求1所述的电离规，其特征在于，

控制极(2)与阴极(1)之间的距离小于控制极(2)与加速极(3)之间的距离。

3.如权利要求1所述的电离规，其特征在于，

电离规稳定工作时，控制极(2)的工作电势低于阴极(1)的工作电势。

4.如权利要求1所述的电离规，其特征在于，

所述阴极(1)为直热式结构，所述阴极(1)采用粗阴极灯丝绕成螺旋结构；

或者所述阴极(1)为旁热式结构，阴极(1)包括阴极本体(12)和加热丝(11)，所述阴极本体(12)为薄壁管状结构，所述加热丝(11)位于阴极本体(12)内。

5.如权利要求1所述的电离规，其特征在于，

所述控制极(2)、加速极(3)和收集极(4)均为栅极构型。

6.如权利要求5所述的电离规，其特征在于，

所述栅极构型为无磁性且具有高溢出功的金属丝(7)在至少两根支撑柱(6)上绕成螺旋结构，并通过支撑柱(6)安装在电极安装座(5)上；

或者所述栅极构型为闭合环状金属丝(7)在至少两根支撑柱(6)上堆叠而成，并通过支撑柱(6)安装在电极安装座(5)上。

7.如权利要求3所述的电离规，其特征在于，

在阴极(1)和控制极(2)之间引入负反馈，通过调节阴极(1)和控制极(2)间的偏压来实现阴极(1)所处电场的调节。

8.如权利要求1所述的电离规，其特征在于，

所述电极安装座(5)由二氧化硅、石英、三氧化二铝和立方氮化硼中的任一种材料制成。

9.一种用于对高速中性气团的瞬态压强进行测量的系统，其特征在于，

包括如权利要求1～8任一项所述的电离规、用于给阴极(1)供电和用于指示阴极(1)的发射电流的阴极供电单元(20)、用于给控制极(2)供电的控制极供电单元(30)、用于给加速极(3)供电的加速极供电单元(40)、用于给收集极(4)供电和指示收集极(4)的离子流的收集极供电单元(50)和用于设置每个电极工作参数的控制器(60)；

所述阴极供电单元(20)与阴极(1)连接，所述控制极供电单元(30)与控制极(2)连接，所述加速极供电单元(40)与加速极(3)连接，所述收集极供电单元(50)与收集极(4)连接，所述阴极供电单元(20)、控制极供电单元(30)、加速极供电单元(40)和收集极供电单元(50)均与控制器(60)连接。

10.如权利要求9所述的用于对高速中性气团的瞬态压强进行测量的系统，其特征在于，

所述阴极供电单元(20)还与控制极供电单元(30)连接，所述阴极供电单元(20)还用于调节阴极(1)和控制极(2)之间的偏压和指示阴极发射电流。