[发明专利]一种空心阴极感应式加热器和空心阴极结构

说明书

本发明提供了一种空心阴极感应式加热器和空心阴极结构，包括由绝缘材料制成的安装骨架和由导电材料制成的细丝，安装骨架呈中空管状，且安装骨架的两端均呈敞开设置，细丝在安装骨架的外表面绕设有多匝，且任一相邻两匝细丝均呈间隔设置；工作中，细丝中通有交变电流；还包括阴极管、发射体、触持极和底座，阴极管和发射体二者均呈中空管状，阴极管和发射体二者的两端均呈敞开设置，且阴极管的任意一端固定安装在底座上，发射体为导体，发射体同轴嵌设在阴极管远离底座的一侧；安装骨架同轴套设阴极管，触持极设置在安装骨架远离底座的一侧，且触持极与安装骨架呈间隔设置。本发明有助于提高空心阴极加工的便捷性。

技术领域

本发明涉及航天推进技术领域，具体地，涉及一种空心阴极感应式加热器和空心阴极结构。

背景技术

在空间航天器中，“空心阴极”又称为“电位中和器”或“等离子体接触器”，是一种电子源，主要应用于电推力器、航天器电位控制等方面。用于中和电推力器产生的离子羽流，或调节航天器表面电位。

如图1所示；空心阴极工作时，加热器通电使发射体达到工作温度(1100℃)发射热电子，热电子与阴极管内工质碰撞发生电离，产生的电子在触持极与发射体之间的电场驱动下电离更多工质，形成稳态等离子体，发射体在等离子体撞击下，通过动能交换维持工作温度，实现空心阴极的自持放电。发射体在真空下加热1050℃左右开始稳定发射热电子。热电子与氙气碰撞电离，产生更多电子，促进更多电离，最终生成稳定的等离子体，成为电子源，为加速器点火提供条件。

现有公开号为CN101599400B的中国专利，其公开了一种组装式空心阴极加热器，包括阴极管、前定位环、陶瓷骨架、加热丝、陶瓷外套、后定位环、引线管和发射体；陶瓷骨架以紧配合方式套装在阴极管外圆上，发射体套装在阴极管内，陶瓷外套套装在绕有加热丝的陶瓷骨架上，前定位环、后定位环焊接在陶瓷骨架和陶瓷外套的两端，加热丝一端焊接在阴极管上，另一端套装在引线管上。

工作中，加热丝通电发热，热量经陶瓷骨架和阴极管壁传导至发射体。由于发射体工作的温度较高，加热丝必须采用高熔点金属，如钨、铼等金属制成。

发明人认为，由于空心阴极内的发射体尺寸较小，为了充分加热，选用的电热丝的直径也较小。由于高熔点金属大多具有高强度、高硬度、低韧性的特点，致使加热丝绕制时需经历多次退火、定型，且加热丝连接电极时焊接难度大，从而导致空心阴极加工不便，存在待改进之处。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种空心阴极感应式加热器和空心阴极结构。

一种空心阴极感应式加热器，包括由耐高温绝缘材料制成的安装骨架和由导电材料制成的细丝，所述安装骨架呈中空管状，且所述安装骨架的两端均呈敞开设置，所述细丝在安装骨架的外表面绕设有多匝，且任一相邻两匝所述细丝均呈间隔设置；工作中，所述细丝中通有交变电流。

优选地，所述安装骨架的外表面开设有凹槽，所述凹槽的轨迹呈螺旋形，且所述细丝嵌设在凹槽内。

优选地，所述细丝包括实心裸铜丝。

优选地，所述安装骨架包括氧化铝瓷管。

根据本发明提供的一种空心阴极结构，包括权利要求1-4中任一项所述的空心阴极感应式加热器，还包括阴极管、发射体、触持极和底座，所述阴极管和发射体二者均呈中空管状，所述阴极管和发射体二者的两端均呈敞开设置，且所述阴极管的任意一端固定安装在底座上，所述发射体为导体，所述发射体同轴嵌设在阴极管远离底座的一侧；所述安装骨架同轴套设阴极管，所述安装骨架靠近底座的一端与底座固定连接，所述触持极设置在安装骨架远离底座的一侧，且所述触持极与安装骨架呈间隔设置。

优选地，所述安装骨架与阴极管之间形成有间隙。

优选地，所述阴极管的外侧壁上还包裹有软磁材料层，且所述软磁材料层完全覆盖发射体段。