[发明专利]一种微型离子推力器的栅极组件装配结构及装配方法

说明书

本发明公开一种微型离子推力器的栅极组件装配结构及装配方法，包括陶瓷底座、屏栅、加速栅和陶瓷垫片，陶瓷底座通过螺栓固定在推力器主体上，屏栅和加速栅安装在陶瓷底座上；屏栅和加速栅均由圆形金属薄片经化学刻蚀加工而成，屏栅和加速栅的一面保持平整，另一面为刻蚀区域形成的凹槽，且屏栅和加速栅上的刻蚀区域与推力器主体的截面积相等；屏栅和加速栅上的刻蚀区域内加工有栅极孔；屏栅带有凹槽的一侧朝向推力器主体并直接放置在陶瓷底座上，陶瓷垫片设置于屏栅和加速栅之间，加速栅具有凹槽的一侧朝向外部；陶瓷垫片与屏栅的厚度之差即为两个栅极之间的距离。本发明能够简化栅极组件安装方式并避免各组件之间出现短路现象。

技术领域

本发明涉及微型离子推力器技术领域，特别是涉及一种微型离子推力器的栅极组件装配结构及装配方法。

背景技术

离子推力器通过施加数千伏特的电压产生强电场，加速离子产生推力。离子推力器中用于加速离子的装置称为栅极，常见的两栅极离子推力器使用一个屏栅和一个加速栅，电压施加在屏栅和加速栅之间，离子通过屏栅和加速栅上的多孔阵列喷出。离子推力器在运行过程中会产生一些金属溅射产物，容易沉积在屏栅和加速栅、屏栅和阳极之间，造成短路。此外，栅极是一组金属薄片，推力器运行过程中栅极边缘容易因为受热发生翘曲，导致屏栅和加速栅接触，发生短路。为了防止短路发生，对于常规的离子推力器，屏栅和加速栅通过复杂的绝缘结构安装在推力器上，而对于微型离子推力器，由于受到尺寸限制，栅极难以采用复杂的安装结构。因此，为微型离子推力器设计新的栅极组件和装配方法，对于简化推力器栅极安装、防止溅射产物沉积引起的短路具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种微型离子推力器的栅极组件装配结构及装配方法，以解决上述现有技术存在的问题，能够简化栅极组件安装方式并避免各组件之间出现短路现象。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种微型离子推力器的栅极组件装配结构，包括陶瓷底座、屏栅、加速栅和陶瓷垫片，所述陶瓷底座通过螺栓固定在推力器主体上，所述屏栅和加速栅安装在所述陶瓷底座上；所述屏栅和加速栅均由圆形金属薄片经化学刻蚀加工而成，屏栅和加速栅的一面保持平整，另一面为刻蚀区域形成的凹槽，且所述屏栅和加速栅上的刻蚀区域与推力器主体的截面积相等；所述屏栅和加速栅上的刻蚀区域内加工有栅极孔；所述屏栅带有凹槽的一侧朝向推力器主体并直接放置在所述陶瓷底座上，所述陶瓷垫片设置于所述屏栅和加速栅之间，所述加速栅具有凹槽的一侧朝向外部；所述陶瓷垫片与屏栅的厚度之差即为两个栅极之间的距离。

优选地，所述陶瓷底座上加工有4个直孔，4个直孔沿所述陶瓷底座的周向均匀分布，所述陶瓷底座上的4个直孔与推力器主体上的安装孔对齐并通过螺栓安装固定。

优选地，所述陶瓷底座上还加工有8个半开放的沉头孔，且相邻两直孔之间均布有两个半开放的沉头孔，用沉头内六角螺栓穿过沉头孔后将所述屏栅和加速栅安装在陶瓷底座上。

优选地，所述屏栅的未刻蚀部分为屏栅的法兰，所述加速栅的未刻蚀部分为加速栅的法兰。

优选地，所述屏栅和加速栅的法兰上各开一个小孔，两个小孔的设置用于两栅极的对齐。

优选地，所述陶瓷底座的内壁上加工有两道凹槽，每个凹槽的宽度为1mm，深度为2mm。

本发明还提供一种微型离子推力器的栅极组件装配方法，应用于上述的微型离子推力器的栅极组件装配结构，包括以下步骤：

a、将屏栅上有凹槽的一侧朝向推力器主体并直接座于陶瓷底座之上，然后将陶瓷垫片放置到所述屏栅上；

b、将加速栅有凹槽的一侧朝向外部，并使加速栅座于陶瓷垫片之上；

c、用沉头内六角螺栓顺次穿过陶瓷底座上的沉头孔、屏栅、陶瓷垫片和加速栅，且两个栅极的平面侧相向放置，将屏栅和加速栅安装到陶瓷底座上；