[发明专利]环状集束多孔发射针针尖的静态制备方法及装置

说明书

本发明提供了一种环状集束多孔发射针针尖的静态制备方法及装置，包括：发射针模块，被配置为夹持环状集束多孔发射针；溶液模块，被配置为承载与环状集束多孔发射针进行反应的溶液；以及运动装置，被配置为带动发射针模块移动，以使环状集束多孔发射针浸入溶液中；其中：使环状集束多孔发射针浸入溶液中进行标定，待环状集束多孔发射针达到参数要求后，运动装置带动环状集束多孔发射针向上运动离开溶液液面，标定浸入时间，完成针尖标定；使环状集束多孔发射针浸入溶液中进行制备，待环状集束多孔发射针达到所标定的浸入时间后，运动装置带动环状集束多孔发射针向上运动离开溶液液面，完成针尖制备。

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，特别涉及一种环状集束多孔发射针针尖的静态制备方法及装置。

背景技术

多孔针型场发射电推力器是一种新型的场发射电推力器，它综合了毛细管型的稳定性和实心针型的高阻抗优点。发射针针尖处的半径尺寸极小，通常为微米量级，发射针针尖处的电场强度极高，液态推进剂被针尖处的极强电场电离并加速喷出产生推力，同时推进剂在发射针内部孔隙的毛细作用下输运到针尖进行推进剂的补给。为了提高场发射电推力器的推力，通常可将多台推力器并联成簇，或将多根发射针集成在一起成环状，而由于后者的集成度更高，可大大减小系统的尺寸和质量，在实际的工程应用中有更大的发展前景。如图1所示，环状集束发射针由一个基底和数十根针组成，其中该数十根针均匀分布，间距约1mm左右，与基底垂直。环状集束发射针通常由金属粉末烧结一体成型，针与基底之间无需通过夹具连接，整体尺寸小，集成度高。为了实现推力器的正常工作，要求环状集束发射针的针尖尺寸尽量一致，且针尖半径尺寸应小于3微米。因此，其多根针尖的同时制备是该推力器的关键技术和难点之一。

申请号为CN201210313301.0的中国发明专利《制备金属针尖的装置及方法》提到了一种金属针尖的制备方法，该方法通过对待制备的金属丝和电极间加载恒流源，直至金属丝在电解液液面接触处断裂从而形成针尖。该方法一次只能制备一根针尖，因此，不适用于环状集束发射针针尖的制备；

申请号为CN201910031212.9的中国发明专利《一种可控长径比的钨丝针尖的制备装置及制备方法》提到了一种可控长径比的钨丝针尖制备方法，该方法通过对钨丝做上下往复的提拉运动并最终使钨丝在液面处断裂从而形成针尖。该方法一次只能制备一根针尖，因此，不适用于环状集束发射针针尖的制备；

申请号为201910750467.0的中国发明专利《自动化阵列式纳米针尖电化学制备平台及制备方法》提到了一种自动化阵列式纳米针尖电化学制备平台及方法，该方法通过阵列式夹具实现一次多量的纳米针尖制备，适用于单针尖的批量化制备，但是该制备平台中的阳极与阴极一一对应，即一根针对应一个阴极环，而环状集束发射针中针与针之间的间距较小，无法为每根针匹配一个阴极环，因此，该平台不适用于环状集束发射针针尖的制备。

申请号为201911110421.9的中国发明专利《一种纳米针尖批量生产装置及制备方法》提到了一种纳米针尖批量生产装置及制备方法，该方法通过电化学腐蚀法使金属丝从中部腐蚀断裂并采用收集装置收集得到的纳米针尖，可实现针尖的批量制备，但是该方法采用的是每次制备一根针尖的思路，即制备完一根针尖才能开始下一根针尖的制备，不适用于环状集束发射针针尖的制备。

经调研，目前尚未有适用于多孔发射针的针尖制备方法，且现有的多针尖同时制备方法不适用于环状集束多孔发射针针尖的制备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环状集束多孔发射针针尖的静态制备方法及装置，以解决现有的针尖制备方法不适用于环状集束多孔发射针针尖制备的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种环状集束多孔发射针针尖的静态制备装置，包括：

发射针模块，被配置为夹持环状集束多孔发射针；

溶液模块，被配置为承载与环状集束多孔发射针进行反应的溶液；以及