[发明专利]一种用于射频阴极的集成化气体分配及离子收集组件

说明书

本申请涉及航天空间推进技术领域，具体而言，涉及一种用于射频阴极的集成化气体分配及离子收集组件，包括气路接头、绝缘陶瓷、气体分配器以及离子收集电极，其中：气体分配器通过紧固螺母固定在放电室的陶瓷后盖处；气体分配器的一端与绝缘陶瓷焊接密封，另一端与离子收集电极一体成型，将离子收集电极固定在放电室的内部；气路接头与绝缘陶瓷焊接密封。本申请简化了结构，便于安装与拆解，实现了高效电离，放电室内部设置有大面积圆形离子收集电极，保证足够的离子收集面积，同时允许射频电磁场有效进入放电室，本发明有利于射频阴极简化结构、增加电离效率和工质利用率。

技术领域

本申请涉及航天空间推进技术领域，具体而言，涉及一种用于射频阴极的集成化气体分配及离子收集组件。

背景技术

射频离子电推进具备无电极放电、无需额外磁场约束、电子温度低、双荷离子比例低、栅极上游离子电流密度均匀性好、易于实现束流精确控制等特点，是最具竞争力的电推进类型之一。

射频离子电推进系统需要射频阴极作为中和器，其作用有两个，一是为射频推力器启动放电提供初始电子，二是中和推力器喷出的离子流。若采用热灯丝作为中和器，由于灯丝寿命较短，会导致系统总冲严重受限；空心阴极需要长时间加热，且在100mA量级难以获得较高的工质利用率，而且，热阴极易污染，不适用于碘工质等非惰性气体。相比而言，射频中和器具有结构简单、瞬时启动、无污染、长寿命等优点，可与射频离子推力器共用激励电源，提高系统集成度，相对于热阴极提高一个数量级，实现系统性能最优。目前的射频中和器一般采用离子收集电极与气体分配相分离的设计，结构复杂，而且气体分配采用直通式，工质利用率低。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种用于射频阴极的集成化气体分配及离子收集组件，简化射频阴极结构、增加电离效率和工质利用率。

为了实现上述目的，本申请提供了一种用于射频阴极的集成化气体分配及离子收集组件，包括气路接头、绝缘陶瓷、气体分配器以及离子收集电极，其中：气体分配器通过紧固螺母固定在放电室的陶瓷后盖处；气体分配器的一端与绝缘陶瓷焊接密封，另一端与离子收集电极一体成型，将离子收集电极固定在放电室的内部；气路接头与绝缘陶瓷焊接密封。

进一步的，离子收集电极为圆盘形，内部均匀设置有进气孔，进气孔与放电室的内壁夹角为50°-80°。

进一步的，放电室的前盖处设置有引出孔。

进一步的，气体分配器与稳压电源连接。

进一步的，环绕放电室设置有射频线圈。

进一步的，射频线圈通过匹配网络与射频电源连接。

进一步的，气体分配器和离子收集电极的材料均为耐溅射的导电材料。

进一步的，还包括点火电极，点火电极与陶瓷后盖焊接密封，并与高压脉冲电源连接。

本发明提供的一种用于射频阴极的集成化气体分配及离子收集组件，具有以下有益效果：

本申请通过将气路绝缘、气体分配器及离子收集电极集成于一个组件，简化了结构，便于安装与拆解，周向均匀分布并与放电室壁面呈一定角度的气体进气孔，保证了气体平滑送入射频趋肤层内，进而实现高效电离，放电室内部设置有大面积圆形离子收集电极，保证足够的离子收集面积，同时允许射频电磁场有效进入放电室，本发明有利于射频阴极简化结构、增加电离效率和工质利用率。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例提供的气体分配器和离子收集电极的示意图；