[发明专利]一种电推进试验防羽流溅射系统

说明书

本发明公开的一种电推进试验防羽流溅射系统，置于真空容器内，其特征在于：至少包括正面束流挡靶、周面防溅射屏以及暗区束流挡靶，三者所围成的腔体近似封闭，并与真空容器形成夹层，而电推进器位于所述腔体中；所述正面束流挡靶布置在电推进器前侧，暗区束流挡靶布置在电推进器后侧，而周面防溅射屏呈圆筒型，位于正面束流挡靶、暗区束流挡靶之间。以此，电推进器产生的高能离子所形成的羽流主要冲击在正面束流挡靶上，消耗了大部分高能离子的能量，但仍有部分高能离子被反射至周面防溅射屏上，经由周面防溅射屏的缓冲作用，进一步削弱了高能离子的能量，暗区束流挡靶则基本将剩余的高能离子能量吸收殆尽，有效保护真空容器内的设备。

技术领域

本发明属于电推进系统地面试验技术领域，具体涉及一种电推进试验防羽流溅射系统。

背景技术

目前，世界各国研制开发了多种用于航天器姿态控制和轨道推进的电推进系统，广泛应用于高轨道航天器的轨道保持和深空探测等任务。电推进器在试验容器内部工作时，其产生的高能离子(如氙离子、氪离子等惰性气体离子)形成羽流，并对真空容器及其内部其他设备产生溅射侵蚀，严重影响设备的使用寿命及试验效果。当前，利用束流挡靶来降低高能离子的冲击是比较有效的防护措施。由于石墨具有相对较低的溅射率，因而，常在靶面包覆高纯度石墨，这种技术的缺点是束流挡靶价格昂贵。另外，现有束流挡靶往往布置在真空容器中间位置，位于电推进器正前方，不仅浪费容器空间，还有部分高能离子经反射后仍会冲击到其他设备(包括电推进器、低温泵等)，影响设备的工况。因此，开发一种性价比较高的电推进试验防羽流溅射系统，对真空容器及其内部其他设备进行有效防护，仍是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种电推进试验防羽流溅射系统，对真空容器及其内部其他设备进行有效防护，结构紧凑。

为避免概念混乱，现对羽流、高能离子、惰性气体离子进行解释，电推进器通过电离方式，将惰性气体电离，并将惰性气体离子喷射出去，使得电推进器产生推力，喷射出去的惰性气体离子即为高能离子，高能离子流即为羽流。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种电推进试验防羽流溅射系统，置于真空容器内，其特征在于：至少包括正面束流挡靶、周面防溅射屏以及暗区束流挡靶，三者所围成的腔体接近于封闭，并与真空容器形成夹层；而电推进器位于所述腔体中，也就是说，所述电推进试验防羽流系统以接近于全包围形式布置在电推进器的周边；所述正面束流挡靶布置在电推进器前侧，并与大门热沉相联接，其由第一钛材折板、第一支架螺接而成，暗区束流挡靶布置在电推进器后侧；所述周面防溅射屏呈圆筒型，位于正面束流挡靶、暗区束流挡靶之间，固定在真空容器内壁上；所述夹层包括前区夹层、中区夹层以及后区夹层，前区夹层位于正面束流挡靶与真空容器壁之间，中区夹层位于周面防溅射屏与真空容器壁之间，后区夹层位于暗区束流挡靶与真空容器壁之间。以此，电推进器产生的高能离子所形成的羽流主要冲击在正面束流挡靶上，并在第一钛材折板上进行反射作用，消耗了大部分高能离子的能量，但仍有部分高能离子被反射至周面防溅射屏上，经由周面防溅射屏的缓冲作用，进一步削弱了高能离子的能量，暗区束流挡靶则基本将剩余的高能离子能量吸收殆尽，这既有效保护了夹层中的热沉、冷板等设备，也保护了电推进试验防羽流溅射系统内部的设备(比如电推进器等)。

作为优选，所述电推进试验防羽流溅射系统还具备低温泵；所述低温泵至少包括冷板以及冷头，并且冷板位于后区夹层中。原因在于该处惰性气体离子(即高能离子)能量较低，而所述冷板用于吸附惰性气体离子，保证真空容器的真空度，有严格的控温要求，若惰性气体离子具备较高能量，则将对冷板控温造成扰动，容易引起系统的不稳定。

作为优选，所述正面束流挡靶呈圆盘形，第一支架至少包括正面钛板、第一骨架以及第一安装板；所述第一骨架由骨架主体、钛板固定板相互焊接而成；所述骨架主体由骨架前板、骨架侧板、骨架后板以及圆钢管焊接而成，骨架前板与骨架后板为中空不锈钢圆板，骨架侧板为不锈钢板卷制而成的圆筒；所述正面钛板为中空圆板，厚度不超过2MM，固定联接在骨架前板上。