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离子启动机中空负极寿数展望

离子启动机中空负极寿数展望
   中空负极是离子启动机的心脏,其寿数间接决议离子启动机零碎的寿数。眼前,国内上离子启动机的天空验证寿数曾经从10000h扩大到30000h,航行验证曾经达成16000h。对准我国15年寿数的通信卫星南北地位维持的使命,在思忖备份的状况下,中空负极寿数牢靠寿数无须达成10000h之上。在试验钻研的根底上,继续中空负极寿数展望,并依据展望后果优化研制计划,可较大幅度升高中空负极研制利润,普及研制效率。白文联合兰州物理钻研所3500h中空负极寿数试验后果,对中空负极寿数继续了展望钻研。1、尝试安装及步骤1.1、中空负极
   兰州物理所设计的中空负极的构造参数在08年投稿在真空技能网中“20cm氙离子启动机中空负极3000h寿数尝试”一文曾经详尽注明。该中空负极的发射体采纳LaB6资料制成。发射体内径2mm,长短8mm,外径4mm。LaB6的突出特点是抗酸中毒威力强,其抗酸中毒阈值比传统的钡钨负极高2~3个单位级。LaB6在600℃以次,不会与大气产生反响,可长期在大气条件中贮存。基于之上特点,LaB6中空负极利用于离子启动机可带来两上面好处,其一,可升高对离子启动机工质纯度的务求,其二,可大幅抓紧离子启动机贮存对条件的务求。因而,LaB6中空负极曾经导致海内外的注重。1.2、尝试条件及程序
   寿数尝试在兰州物理钻研所Ts1000设施的真空室中继续,尝试采纳三极管构造。三极管构造的详尽参数曾经详尽讲述。尝试内中结束前,率先将真空室本底抽至8×10-4Pa;而后,向负极管中通入Xe气,负极加热器加电,当发射体被加热到1800K之上时,触持极加800V低压,兑现中空负极点火;点火顺利后,开启阳极电源,居中空负极中引出直流电,那时,负极加热器断电,负极兑现自持尖端放电。
   尝试中,通入到负极的Xe流率维持在0.1mg/s,此时真空室真空度稳固在2×10-3Pa;阳极采纳稳流电源将尖端放电直流电(即发射直流电)维持在额外直流电5.00A,经过监测阳极电压(即尖端放电电压)随尝试工夫的变迁关系,主宰负极状态的变迁。尝试中采纳的Xe纯度为99.9996%。2、寿数尝试后果
   3500h寿数尝试的状况在下文中曾经详尽讲述,在3500h寿数尝试后,中空负极性能稳固,依然可接续畸形作业。为继续寿数展望,对中空负极组件继续理解剖综合。解剖综合表明,在中空负极各零元件中,发射体变迁最显然,涌现了可见的亏耗,通过测量,发射体内径从2mm变迁到2.30mm,外直径无变迁,即整个寿数尝试期间,发射体消费了0.15mm,均匀消费速率为42.85μm/1000h。3、寿数展望3.1、多少点假如
   第一,因LaB6发射体尺寸较小,且其热导率很高,故假如整个发射体的名义热度匀称,各点直流电发射密度相反;
   第二,因本尝试中采纳的工质气体Xe纯度高达99.9995%,假如工质气体与负极各零元件不产生化学反响;
   其三,因中空负极尖端放电电压在30V以次,产生的Xe离子能量不胜于30eV,不会对发射体产生溅射,因而,假如挥发是发射体亏耗的绝无仅有路径;
   第四,依据3500h中空负极寿数尝试的后果,发射体是寿数尝试中变迁最显然的整机,因而,假如发射体寿数是制约中空负极寿数的首要成分;
   第七,依据LaB6资料的电子发射原理,LaB6挥发亏耗的内中与发射体名义复旧内中彻底同步,因而,假如直至发射体亏耗殆尽,发射体寿数才终止。3.2、寿数模子
   依据之上假如,经过划算发射体消费殆尽所需工夫,即可划算发射体寿数。发射体在支取相反直流电密度状况下,其挥发速率有所相反。上面对发射体发射直流电密度与挥发速率之间的关系继续了推导。式(1)是发射体直流电密度划算公式。依据真空技能网另文中讲述,对LaB6发射体,发射常数取30A/(cm2K2),发射体名义逸出功取2.66;中空负极内肖特基效应导致的逸出功缩小量约为0.05eV。
式中Je———发射直流电密度,A/cm2
   A———发射常数,A(/cm2.K2)
   T———发射体名义热度,K
   φ———发射体名义逸出功,eV
   φs———肖特基效应导致的逸出功缩小量,eV
   K———波兹曼常数,1.381×10-23J·K

 

 

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