CN106373840A - 一种用于空心阴极的石墨触持极 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于空心阴极的石墨触持极，属于航天空间电推进技术、真空电子领域。该石墨触持极主要由触持极筒、热屏外套、钼铼箔、热屏支撑件、排气垫、绝缘陶瓷以及紧固组件组成；采用高密度的石墨材料制作石墨触持极筒，能增加石墨触持极的耐溅射腐蚀能力，提高了空心阴极的寿命和可靠性；通过排气垫将石墨触持极内部残余气体排出，避免真空环境出现局部放电的现象；热屏外套上加工的凸起结构，能够减少热屏外套与钼铼箔之间的接触面积，从而减小触持极热损失，增加触持极有效热效率。

Description

一种用于空心阴极的石墨触持极
技术领域
本发明涉及一种用于推力器中空心阴极的石墨触持极，属于航天空间电推进技术、真空电子领域。
背景技术
面向未来大型航天器轨道转移、远距离深空探测对高比冲、大推力电推进技术的需求，长寿命、高可靠空心阴极设计技术是推力器研制过程中急需突破的一项关键技术。深空探测等任务要求空心阴极寿命大于40000小时，开关机次数大于20000次。根据目前国内外研制的钽触持极空心阴极在推力器寿命试验中出现的触持极顶溅射腐蚀问题，暴露出空心阴极触持极溅射腐蚀问题是制约推力器产品长寿命、高可靠的最主要因素。
发明内容
针对现有技术中钽触持极不耐溅射腐蚀的问题，本发明的目的在于提供一种用于空心阴极的石墨触持极，所述触持极采用石墨材料制作触持极筒，增加了其耐溅射腐蚀能力，提高了空心阴极的寿命和可靠性。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种用于空心阴极的石墨触持极，所述石墨触持极主要由触持极筒、热屏外套、钼铼箔、热屏支撑件、排气垫、绝缘陶瓷以及紧固组件组成；
所述触持极筒封闭端的端面上设有中心孔，开放端的外圆周面上沿径向加工有安装平面；触持极筒的材质为石墨材料；
所述热屏外套为一端封闭一端开放的筒状结构，封闭端的端面上设有中心孔；
所述热屏支撑件分为圆柱形筒和环形平面两部分，圆柱形筒一端的外圆周面上由外至内依次设有第一定位台阶和第二定位台阶，与圆柱形筒的另一端相结合的环形平面的端面上设有第三定位台阶；
所述排气垫是非封闭性O型排气垫；
热屏外套位于触持极筒的内部，热屏外套的开放端套装在热屏支撑件的第一定位台阶上；钼铼箔与热屏外套的内圆周面相接触，并通过热屏支撑件的第二定位台阶将钼铼箔进行限位；触持极筒开放端的安装平面在排气垫与绝缘陶瓷之间，绝缘陶瓷置于触持极筒开放端的安装平面与热屏支撑件的环形平面之间且通过触持极筒的外圆周面以及热屏支撑件的第三定位台阶进行定位；通过紧固组件将热屏支撑件的环形平面、绝缘陶瓷、触持极筒开放端的安装平面以及排气垫固定连接。
优选的，所述触持极筒采用密度＞2g/cm3且纯度＞99.998％的石墨材料。
优选的，所述热屏外套的内圆周面上加工有不规则排列的凸起结构，钼铼箔与热屏外套内圆周面上的凸起结构相接触，从而减少接触传热量。
有益效果：
(1)本发明所述的石墨触持极选用高密度的石墨材料，增加了触持极的耐溅射腐蚀能力，提高了空心阴极的寿命和可靠性，避免空心阴极寿命末期由溅射产物引起的多余物导致的推力器产品失效的风险；通过排气垫将触持极内部残余气体排出，避免真空环境出现局部放电的现象；热屏外套上加工有凸起结构，以减少热屏外套与内嵌钼铼箔之间的接触面积，从而减小触持极热损失，进而增加触持极有效热效率。
(2)本发明所述的石墨触持极加工工艺简单，降低了触持极加工以及组装的难度；采用所述石墨触持极的空心阴极的寿命超过40000小时，工作过程中可靠度高。
附图说明
图1为实施例中所述的石墨触持极的结构示意图。
其中，1-触持极筒，2-热屏外套，3-钼铼箔，4-热屏支撑件，5-排气垫，6-绝缘陶瓷，7-紧固组件，8-屏蔽罩。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
如图1所示，一种用于空心阴极的石墨触持极主要由触持极筒1、热屏外套2、钼铼箔3、热屏支撑件4、排气垫5、绝缘陶瓷6、紧固组件7以及屏蔽罩8组成；
所述触持极筒1封闭端的端面上设有中心孔，开放端的外圆周面上沿径向设有安装平面；触持极筒1的材质是密度为2.09g/cm3且纯度＞99.998％的石墨材料；所述热屏外套2是由钽箔卷制而成的一端封闭一端开放的筒状结构，封闭端的端面上设有中心孔，采用滚压工艺在热屏外套2的内圆周面上加工有不规则排列的凸起结构；所述热屏支撑件4分为圆柱形筒和环形平面两部分，圆柱形筒一端的外圆周面上由外至内依次设有第一定位台阶和第二定位台阶，与圆柱形筒的另一端相结合的环形平面的端面上设有第三定位台阶；所述排气垫5是有扇形缺口的非封闭性O型排气垫；所示紧固组件主要由陶瓷零件和螺栓组成；
热屏外套2位于触持极筒1的内部，热屏外套2的开放端通过焊接固定套装在热屏支撑件4的第一定位台阶上；钼铼箔3置于热屏外套2的内部且与热屏外套2的内圆周面上的凸起结构相接触，并通过热屏支撑件4上第二定位台阶将钼铼箔3进行限位；触持极筒1开放端的安装平面在排气垫5与绝缘陶瓷6之间，绝缘陶瓷6置于触持极筒1开放端的安装平面与热屏支撑件4的环形平面之间且通过触持极筒1的外圆周面以及热屏支撑件4的第三定位台阶进行定位，进而保证触持极筒1的中心孔、热屏外套2的中心孔与空心阴极中的加热器的同轴度；屏蔽罩8置于触持极筒1的外部，且与触持极筒1的外表面相接触；紧固组件7的螺栓依次穿过紧固组件7的一个陶瓷零件、热屏支撑件4的环形平面、绝缘陶瓷6、触持极筒1开放端的安装平面、屏蔽罩8、紧固组件7的另一个陶瓷零件以及排气垫5，从而通过紧固组件7将所述各个组件进行紧固连接。
所述触持极筒1需要绝缘，则排气垫5与屏蔽罩8之间均设置紧固组件7的陶瓷零件；所述触持极筒1需要导电，则其中一个排气垫5与屏蔽罩8之间不需要设置紧固组件7的陶瓷零件。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于空心阴极的石墨触持极，其特征在于：所述石墨触持极主要由触持极筒(1)、热屏外套(2)、钼铼箔(3)、热屏支撑件(4)、排气垫(5)、绝缘陶瓷(6)以及紧固组件(7)组成；
所述触持极筒(1)封闭端的端面上设有中心孔，开放端的外圆周面上沿径向加工有安装平面；触持极筒(1)的材质为石墨材料；
所述热屏外套(2)为一端封闭一端开放的筒状结构，封闭端的端面上设有中心孔；
所述热屏支撑件(4)分为圆柱形筒和环形平面两部分，圆柱形筒一端的外圆周面上由外至内依次设有第一定位台阶和第二定位台阶，与圆柱形筒的另一端相结合的环形平面的端面上设有第三定位台阶；
所述排气垫(5)是非封闭性O型排气垫；
热屏外套(2)位于触持极筒(1)的内部，热屏外套(2)的开放端套装在热屏支撑件(4)的第一定位台阶上；钼铼箔(3)与热屏外套(2)的内圆周面相接触，并通过热屏支撑件(4)的第二定位台阶将钼铼箔(3)进行限位；触持极筒(1)开放端的安装平面在排气垫(5)与绝缘陶瓷(6)之间，绝缘陶瓷(6)置于触持极筒(1)开放端的安装平面与热屏支撑件(4)的环形平面之间且通过触持极筒(1)的外圆周面以及热屏支撑件(4)的第三定位台阶进行定位；通过紧固组件(7)将热屏支撑件(4)的环形平面、绝缘陶瓷(6)、触持极筒(1)开放端的安装平面以及排气垫(5)固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于空心阴极的石墨触持极，其特征在于：所述触持极筒(1)采用密度＞2g/cm3且纯度＞99.998％的石墨材料。
3.根据权利要求1所述的一种用于空心阴极的石墨触持极，其特征在于：所述热屏外套(2)的内圆周面上加工有不规则排列的凸起结构，钼铼箔(3)与热屏外套(2)内圆周面上的凸起结构相接触。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107031870A (zh) * 2017-03-03 2017-08-11 兰州空间技术物理研究所 一种多环发射面百安级空心阴极
CN108461366A (zh) * 2017-12-22 2018-08-28 兰州空间技术物理研究所 一种一体式空心阴极
CN111120234A (zh) * 2019-12-19 2020-05-08 上海航天控制技术研究所 一种用于电推力器的石墨高温阴极装置
CN113357114A (zh) * 2021-07-19 2021-09-07 哈尔滨工业大学 一种应用于推力器的主阴极的装配结构及其装配方法
CN114379824A (zh) * 2022-01-12 2022-04-22 哈尔滨工业大学 一种电推进空心阴极的石墨触持极组件

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000243356A (ja) * 1999-02-23 2000-09-08 Hamamatsu Photonics Kk ホローカソードランプ
JP2004206997A (ja) * 2002-12-25 2004-07-22 Nippon Denshi Kogyo Kk 物質の高温加熱処理方法および装置
JP2009231291A (ja) * 2008-03-20 2009-10-08 E2V Technologies (Uk) Ltd マグネトロン
CN204558411U (zh) * 2015-03-06 2015-08-12 兰州空间技术物理研究所 一种具有保温效果的封闭式空心阴极触持极组件
CN105553298A (zh) * 2016-01-29 2016-05-04 深圳航天科技创新研究院 一种空心阴极电源变换器及其控制***
CN105609395A (zh) * 2015-12-28 2016-05-25 哈尔滨工业大学 一种新型空心阴极

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000243356A (ja) * 1999-02-23 2000-09-08 Hamamatsu Photonics Kk ホローカソードランプ
JP2004206997A (ja) * 2002-12-25 2004-07-22 Nippon Denshi Kogyo Kk 物質の高温加熱処理方法および装置
JP2009231291A (ja) * 2008-03-20 2009-10-08 E2V Technologies (Uk) Ltd マグネトロン
CN204558411U (zh) * 2015-03-06 2015-08-12 兰州空间技术物理研究所 一种具有保温效果的封闭式空心阴极触持极组件
CN105609395A (zh) * 2015-12-28 2016-05-25 哈尔滨工业大学 一种新型空心阴极
CN105553298A (zh) * 2016-01-29 2016-05-04 深圳航天科技创新研究院 一种空心阴极电源变换器及其控制***

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KIMIYA KOMURASAKI ET AL: "Overview of Electric Propulsion Activities in Japan", 《43RD AIAA/ASME/SAE/ASEE JOINT PROPULSION CONFERENCE&EXHIBIT》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107031870A (zh) * 2017-03-03 2017-08-11 兰州空间技术物理研究所 一种多环发射面百安级空心阴极
CN108461366A (zh) * 2017-12-22 2018-08-28 兰州空间技术物理研究所 一种一体式空心阴极
CN111120234A (zh) * 2019-12-19 2020-05-08 上海航天控制技术研究所 一种用于电推力器的石墨高温阴极装置
CN111120234B (zh) * 2019-12-19 2021-02-23 上海航天控制技术研究所 一种用于电推力器的石墨高温阴极装置
CN113357114A (zh) * 2021-07-19 2021-09-07 哈尔滨工业大学 一种应用于推力器的主阴极的装配结构及其装配方法
CN113357114B (zh) * 2021-07-19 2022-05-06 哈尔滨工业大学 一种应用于推力器的主阴极的装配结构及其装配方法
CN114379824A (zh) * 2022-01-12 2022-04-22 哈尔滨工业大学 一种电推进空心阴极的石墨触持极组件

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