[发明专利]一种新型空心阴极

说明书

一种新型空心阴极，它涉及一种利用发射体材料代替钨作为顶孔材料来提高小电流空心阴极放电性能的空心阴极，以解决现有的小电流空心阴极在工作时钨材料顶板区由于节流效应使得局部过热现象严重，导致功耗较大的问题，它包括热屏、加热器、触持极、发射体、阴极管和阴极顶板；触持极内由外向内布置有热屏、加热器、阴极管和发射体；阴极管的内壁上安装有发射体，阴极管的底部安装有阴极顶板，阴极顶板的中部开设有通孔，阴极顶板的材料与发射体的材料相同。本发明用于电推力器。

技术领域

本发明涉及一种利用发射体材料代替钨作为顶孔材料来提高小电流空心阴极放电性能的空心阴极，属于电推力器中的空心阴极技术领域。

背景技术

电推进器以其高比冲和长寿命的优势将主要应用于高轨卫星平台的位置保持、姿态调整和轨道转移等任务。离子和霍尔推力器是目前最为成熟的两种电推进装置。空心阴极(Hollow Cathode，简称HC)主要为推进剂的电离提供高能电子以及中和离子羽流，是离子推进系统和霍尔推进系统中的核心组件。空心阴极属于单点失效元件，其放电性能一旦出现大幅度衰减也就意味着整个电推进装置的彻底失效。小电流(低于1A)空心阴极的钨材料顶板孔区在工作时由于节流效应使得孔区等离子体中的大部分能量通过离子轰击加热孔板，导致这一区域温度较高，甚至高于发射体表面的温度，同时这一区域是整个空心阴极内部中心气体原子和电子密度最高的区域。如果不能很好地对这一部分热量加以利用，它们将以热传导和热辐射的方式散发出去，造成了阴极的功率损耗较大，从而降低了空心阴极的放电性能。

发明内容

本发明是为解决现有的小电流空心阴极在工作时钨材料顶板区由于节流效应使得局部过热现象严重，导致功耗较大的问题，进而提供一种新型空心阴极。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：一种新型空心阴极包括热屏、加热器、触持极、发射体、阴极管和阴极顶板；触持极内由外向内布置有热屏、加热器、阴极管和发射体；阴极管的内壁上安装有发射体，阴极管的底部安装有阴极顶板，阴极顶板的中部开设有通孔，阴极顶板的材料与发射体的材料相同。

本发明的有益效果是：本发明通过使用发射体材料来代替目前使用钨作为阴极顶板材料，小电流(低于1A)空心阴极的阴极顶板孔区在工作时，利用孔区由于节流效应使得孔区等离子体中的大部分能量通过离子轰击加热阴极顶板所产生的较高温度，使得阴极顶板的内侧面以及孔区都具有热发射能力，进而增加了发射电子的数量，承担了部分发射体发射电子的数量，既降低了发射体表面的温度，在一定程上降低了阳极放电电压，又较好地利用了孔区较高的温度，进而减少了阴极在低电流工作时的功耗，提升了空心阴极的放电性能。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明，本实施方式的一种新型空心阴极包括热屏1、加热器2、触持极3、发射体4、阴极管5和阴极顶板6；触持极3内由外向内布置有热屏1、加热器2、阴极管5和发射体4；阴极管5的内壁上安装有发射体4，阴极管5的底部安装有阴极顶板6，阴极顶板6的中部开设有通孔6-1，阴极顶板6-1的材料与发射体4的材料相同。

热屏1、触持极3、发射体4和阴极管5均为筒状结构。通孔6-1为圆形通孔。

具体实施方式二：结合图1说明，本实施方式的发射体的材料采用单晶六硼化镧。阴极顶板材料与发射体材料相同，单晶六硼化镧结构致密性好，纯净度高(杂质少)，具有很强的抗污染和抗中毒能力，并且电子发射能力强，能达到30-40A/cm²，是多晶发射能力三倍左右，另外，单晶六硼化镧性能更加稳定，发射能力更容易被激活。减少了阴极在低电流工作时的功耗，提升了空心阴极的放电性能。