[发明专利]放电电极及应用该放电电极的等离子体发生装置无效
申请号: | 201210009033.3 | 申请日: | 2012-01-12 |
公开(公告)号: | CN102568974A | 公开(公告)日: | 2012-07-11 |
发明(设计)人: | 刘文正;孔飞;张德金 | 申请(专利权)人: | 北京交通大学 |
主分类号: | H01J1/16 | 分类号: | H01J1/16;H01J1/36;H01J37/08;H01J37/317;F03H1/00 |
代理公司: | 北京润泽恒知识产权代理有限公司 11319 | 代理人: | 苏培华 |
地址: | 100044 北*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 放电 电极 应用 等离子体 发生 装置 | ||
技术领域
本发明涉及一种电极,更具体的涉及一种产生等离子体的放电电极。本发明还同时涉及一种应用该电极的等离子体发生装置。
背景技术
真空环境内电极放电产生金属等离子体,这些金属等离子体具有很高的能量,其特性与电极结构密切相关。当电弧电流为几百安培时,真空电弧的形态呈扩散态,金属离子定向运动。金属等离子体可应用于离子束表面分析技术及离子注入技术;针对于宇宙空间的真空环境,利用电极提供金属等离子体来产生动能,无需携带额外的推进剂,可应用于小型卫星姿态微调的推进系统。
在现有的技术中,真空放电大多采用锥-板电极。然而由于板状阳极的阻挡作用,放电产生的金属等离子体的传播具有一定的局限性,实验大多利用沿电极径向扩散的等离子体。而且由于主放电回路电流方向和电极径向成90°,放电生成的沿径向扩散的等离子体密度较小,即放电产生的可利用的等离子体密度较小。同时当持续性放电时,由于真空室内残留油污分子分解、电极烧蚀等作用,在阴极尖端放电表面会产生一层薄膜阻碍等离子体的发生。
发明内容
本发明提供一种放电电极,以解决现有真空放电过程中只能利用沿电极径向扩散的密度较小的等离子体的问题。
此外,本发明还提供一种应用该放电电极的等离子体发生装置。
为了解决上述问题,本发明公开了一种放电电极,包括,锥状阴极、环状阳极和支撑构件;其中,所述锥状阴极的锥端与所述环状阳极的圆形端面中心相对准,且二者均设置于所述支撑构件上。
可选的,所述锥状阴极包括金属圆柱以及设置于该金属圆柱一端的圆锥体结构。
可选的,所述锥状阴极的圆锥体结构的尖端为球状。
可选的,所述锥状阴极的圆锥体结构的锥度为1∶2至2∶1。
可选的,所述锥状阴极材质为金属,例如铜或铅等。
可选的,所述环状阳极包括支撑环和放电环,两个环之间利用金属丝连接。
可选的,所述支撑构件包括对所述锥状阴极支撑的阴极支撑构件和对环状阳极提供支撑的阳极支撑构件。
可选的,所述锥状阴极与环状阳极之间的距离可调。
可选的,还包括可旋转构件,该可旋转包括两个相对设置并分开固定距离的构件结构,所述锥状阴极和环状阳极通过支撑结构分别固定于所述两个半圆构件上;其中,所述两半圆构件可围绕固定轴线旋转。
此外,本发明还提供一种等离子体发生装置,包括上述任一所述的放电电极。
与现有技术相比,本发明将放电电极的阳极设置成环状,锥状阴极的锥端对准所述环状阳极,放电在所述锥状阴极和环状阳极之间进行。由于主放电回路中电流与轴向的方向一致,阴极点放出的等离子体在两电极间的密度最高,利用环状阳极的通透性,把电极间轴向运动的等离子体释放出来,可得到更高密度的等离子体。该结构为产生的等离子体运动提供了沿环状阳极的轴向的扩散通道,这也使得透过环状电极的等离子体的密度远远大于径向的密度,也就是说该放电电极结构可实现轴向高密度离子体。
此外,在真空电弧放电时,真空容器内残留物油污等物质被分解后,会在阴极放电点表面形成一层薄膜,这些薄膜会妨碍真空放电的发生。由于锥-环电极结构的阴极锥端指向环状阳极的中心,阴极的多个位置均可能成为放电点,也就是说阴极的锥端的多个位置均可和阳极环可以之间形成放电通道。这样的电极结构可以形成稳定的多次放电,更有效地生成高密度等离子体。由于,在一个放电通道失效的情况下,还可以产生其他放电通道。这使得放电电极工作的可持续性大大增强,也提高可放电电极的使用寿命。
而且,该放电电极结构简单,放电稳定性和重复性好。
附图说明
图1是本发明的放电电极的实施例的结构示意图;
图2为图1所示的结构设置可旋转部件后的结构示意图;
图3为图1的左视图;
图4为图1的右视图;
图5为图1所示的放电电极的具体放电电路图;
图6示出了利用朗缪尔探针法测得的电极周围等离子体的密度分布情况。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的放电电极的实施例的结构示意图。请参看图1,本实施例中,放电电极包括锥状阴极1、环状阳极2以及支撑构件。
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