[发明专利]空心阴极真空电子发射性能测试装置、方法及筛选方法

说明书

本发明公开了一种空心阴极真空电子发射性能测试装置、方法及筛选方法。使用本发明能够直接测试已装配的空心阴极产品的真空电子发射性能，并可同步进行空心阴极激活特性、点火条件、放电特性等测试试验，能够全面反映空心阴极的产品性能。本发明装置包括：空心阴极、非接触式测温装置、微电流测试仪、真空舱、平板阳极、供电系统、贮供系统、真空获得系统。在高真空环境中利用空心阴极加热器预热发射体，在触持极上接恒流稳压控制电源接收从发射体通过阴极顶节流孔引出的电子，用微电流测试仪检测触持极电子电流，并通过测温装置测量阴极顶温度，微电流测试仪读数即为当前空心阴极加热温度及真空度下的空心阴极真空电子发射能力。

技术领域

本发明涉及空间电推进技术、物理电子学领域，具体涉及一种空心阴极真空电子发射性能测试装置、方法及筛选方法。

背景技术

空心阴极筛选测试是空心阴极产品质量控制的关键技术环节，空心阴极性能主要决定于本身的结构设计和材料特性，其中，发射体材料的电子发射能力是决定空心阴极放电性能的重要技术指标。

当前的空心阴极产品质量控制方法是，在原材料筛选阶段测试发射体原材料样品的真空电子发射性能为原材料性能评价和选用提供参考，在空心阴极产品筛选阶段测试空心阴极的放电性能为空心阴极产品性能评价和选用提供参考。然而，该方法测量的是空心阴极加工制造前的原材料的电子发射能力，空心阴极产品的加工、装配、贮存等过程中，存在影响发射体电子发射能力的因素，在空心阴极产品筛选阶段测试空心阴极的放电性能受到零件加工精度、放电环境等因素影响，不能反映已装配的空心阴极产品中发射体电子发射能力。因此，通过现行的空心阴极筛选试验方案不能准确反映空心阴极产品发射体的真空电子发射能力，不能全面反映空心阴极产品性能。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种空心阴极真空电子发射性能测试装置，能够直接测试已装配的空心阴极产品的真空电子发射性能，并可同步进行空心阴极激活特性、点火条件、放电特性等测试试验，能够全面反映空心阴极的产品性能。

本发明的空心阴极真空电子发射性能测试装置，包括：空心阴极、非接触式测温装置、微电流测试仪、平板阳极、供电系统、贮供系统、真空舱、高真空机组；其中，空心阴极由触持极组件和阴极体组件组成；平板阳极和空心阴极置于真空舱中；平板阳极设有中心孔，真空舱上设有玻璃窗，真空舱外的非接触式测温装置透过玻璃窗和阳极中心孔测量空心阴极的阴极体组件的阴极顶的温度；

供电系统包括为空心阴极的阴极体组件中的加热器供电的加热电源、为平板阳极供电的阳极电源、为空心阴极的触持极组件供电的触持电源，以及为空心阴极点火提供高压脉冲的点火电源；

贮供系统包括氙气瓶、调压阀、流量计和截止阀，为空心阴极提供氙气；氙气瓶、调压阀、流量计、截止阀、空心阴极通过供气管路依次串联；

微电流测试仪接触持电源的负接线端，用于测量触持极组件接收空心阴极真空发射电子电流。

进一步的，所述真空获得系统为无油分子泵或低温泵高真空机组。

进一步的，所述真空舱的本底真空度优于5.0×10^-5Pa，真空舱外的管路总漏率优于1.0×10^-9Pa·m³/s，真空舱内的管路总漏率优于1.0×10^-6Pa·m³/s。

本发明还提供了一种空心阴极真空电子发射性能测试方法，采用上述测试装置进行测试，包括如下步骤：

步骤1，在测试准备阶段，用微欧姆计测量空心阴极加热器电阻，加热器电阻应大于或等于300mΩ，否则更换空心阴极阴极体组件；用绝缘测试仪(500V档)测量空心阴极的触持极组件与阴极体组件之间的绝缘电阻，触持极组件与阴极体组件之间的绝缘电阻应大于或等于10GΩ，否则更换触持极组件上的绝缘件；