LaB6空心阴极发射体失效的拓展寿命模型及可靠性定量评估北大核心CSCD

空心阴极的寿命是制约离子推力器寿命及可靠性的关键因素之一,而发射体殆尽失效又是制约空心阴极寿命及可靠性的关键因素。在前面工作中,已建立了LaB6空心阴极工作在额定发射电流下时发射体的损耗过程及工作寿命预测模型,文章在此寿命预测模型的基础上提出了一种发射体寿命扩展模型,即发射体进一步消耗发射体下游顶端高温区域,利用扩展模型重新计算了发射体耗尽失效模式下空心阴极的寿命,并用威布尔统计规律及分析方法定量分析了空心阴极的可靠性,较基本模型而言,扩展模型中空心阴极的寿命及可靠性均得到明显提升。并且发射体温度分布对发射体寿命及可靠性有重要影响。     

20cm氙离子发动机空心阴极3000h寿命试验

介绍了兰州物理研究所正在进行的离子发动机空心阴极寿命试验.试验表明,该空心阴极在经过3 000h放电工作后,状态稳定,未见衰退趋势.研究结果还表明,该空心阴极暴露大气后具有良好的抗中毒能力.     

离子推力器空心阴极点火可靠性评价研究

空心阴极作为离子推力器放电室等离子体电离源初电子和束流中和电子的电子源,其点火可靠性直接影响到推力器的工作可靠性。以20 cm离子推力器在轨工作剖面为例,对空心阴极预期寿命下的可靠度进行了评价。采用小样本的可靠性试验与可靠性评价理论结合的方法,得到了LHC-5空心阴极点火6 000次时在置信区间0.90和0.95的点火可靠性好于0.98。结果证明LHC-5空心阴极可靠性满足空间应用要求。研究成果对空心阴极可靠性增长设计和电推进产品可靠性评价方法研究具有积极意义。     

冷启动空心阴极结构与关键特性分析

冷启动空心阴极启动速度快、结构简单、可靠性高,是空间用空心阴极发展的重要方向。对比介绍了三种主要的冷启动空心阴极结构及其优缺点。分析了点火特性与工质流率、孔径、电极距离和电源之间的关系,稳态特性与放电电流、工质流率和发射体的材料之间的关系,以及主要的失效机理和相应的改善方法。得到的结论可以为冷启动空心阴极结构、参数的设计和优化提供参考。     

石墨触持极空心阴极性能实验研究

空心阴极触持极溅射腐蚀会导致离子推力器性能退化甚至失效,为确保离子推力器长期工作性能稳定性,触持极材料应选用溅射腐蚀速率尽可能低的材料。开展不同触持极结构对空心阴极放电性能的影响研究。最后,进行了1 000 h短期地面寿命实验。实验结果表明,石墨触持极空心阴极放电性能稳定,长期工作触持极表面的溅射腐蚀不明显,能够有效避免空心阴极长时间工作后因触持极溅射腐蚀导致的性能退化。     

用于电子轰击式汞离子推力器空心阴极的实验研究

本文叙述了空心阴极在电子轰击式汞离子推力器中的功能、推力器对空心阴极的要求。给出了阴极材料、结构、工艺及某些实验结果:即空心阴极的真空发射性能;阴极的放电形式及其伏安特性;阴极点火电压与阴极温度及通过阴极汞流率的关系,稳定放电时离子轰击阴极的加热特性。     

空心阴极在空间技术中的应用

空心阴极在空间技术中有广泛用途,本文介绍了空心阴极的工作特点,工作原理,并在此基础上综述了空心阴极在离子推力器、霍尔推力器、电动力学系绳、航天器电位控制、空心阴极微推力器的应用,最后就加快发展空心阴极技术提出意见.     

双辉渗金属放电效应及电极结构设计原理

介绍了双层辉光离子渗金属技术的基本原理和技术特点,源极、阴极及辅助阴极设计的基本原则,离子渗金属的两种放电模式及其产生的效应,总结了渗金属电极几何结构设计原理.双层辉光离子渗金属技术主要有3个技术特点:固体材料的阴极溅射、形成有利溅射和扩散的高温条件和增加等离子放电的空心阴极效应.其放电模式为:独立放电模式和空心阴极放电模式.源极和阴极设计原则依据双层辉光离子渗金属的特点和放电模式,为"仿形"原则.     

双层辉光离子渗金属电极结构的研究

通过对双层辉光离子渗金属技术的基本电极结构研究认为：电极结构可分为平板型、空心阴极型、不等电位空心阴极型和复合型等四种形式；通过实验证实，管状零件内表面离子渗金属的电极结构是正确的。     

空心阴极结构电子枪的初始放电过程研究

使用OOPIC Pro粒子模拟软件仿真和再现了空心阴极类结构的初始放电过程,得到了初始放电过程不同时刻的电子和离子的相空间分布规律以及电势分布规律。研究结果表明:空心阴极类结构的初始放电过程符合虚阳极移动理论,空心阴极效应的产生是虚阳极在阴极内部移动和扩展的结果。由于空心阴极电子枪结构中微孔的阻挡作用,虚阳极的移动和扩展过程在空心阴极电子枪中非常明显。     

离子推力器束流下降原因分析

离子推力器的推力与其引出的束流成正比,束流的大小直接确定了推力.离子推力器在点火启动后,在工作条件不变的条件下,其引出束流随工作时间而下降.为找出束流下降的原因,以离子推力器为研究对象,通过分析引起离子推力器束流下降的各种因素,并对这些因素进行分析与验证.经过对因素的分析定位,找出引起束流下降的主要原因.分析与验证表明：影响离子推力器束流下降的决定因素为栅极组件固有特性、磁场固有特性和阴极固有特性,其中阴极固有特性是导致束流下降的主要原因.     

栅极系统电子返流对离子推力器寿命影响

栅极系统电子返流是离子推力器寿命的主要失效模式之一。以20 cm Xe离子推力器地面运行测试数据为基础,结合离子推力器栅极系统电子返流失效机理,预测了离子推力器在地面测试环境中和空间飞行环境中栅极系统电子返流对寿命的影响。预测结果表明:20 cm Xe离子推力器在地面试验环境中和空间飞行环境中的预期寿命分别为6 600 h和17 000 h。     

Anomalous microwave emission from a stationary plasma thruster

The results of ground radio engineering tests on the thruster modules of a combined power unit for Yamal-100 spacecraft are presented. A pulsed electromagnetic radiation component was detected, which is explained by nonstationary processes of the electron emission from plasma of a hollow compensator cathode.     

离子发动机空心阴极寿命预测

为验证空心阴极的寿命,本文根据空心阴极LaB6发射体的损耗特点,采用数学建模方法对空心阴极的寿命进行了预测.预测结果表明兰州物理研究所研制的空心阴极工作在额定状态下(发射电流5.00 A),其寿命可达到40000 h以上.3500 h寿命试验后空心阴极解剖分析结果初步验证了预测模型的正确性.     

铠装阴极加热材料及其性能研究

研完了一种用于电火箭的新型铠装阴极加热器材料的性能与制造技术。研究表明铠装鹄铼合金的阴极加热材料具有优良的电性能．是一种制造高可靠性电真空器件阴极加热器的理想材料。     

空心阴极等离子体放电结构的优化设计

 低温等离子体表面处理可以有效克服液相处理法存在的环境污染、耗能大和成本高的缺点,对材料表面进行清洗、活化和接枝处理,而设计一个合理的低温等离子体放电结构能够较好地改进表面处理的质量．通过建立CRFHCP空心阴极等离子体放电的数学模型,分析影响低温等离子体放电的关键因素,并设计了不同电极配置方式、样品位置和不同远区空心阴极结构的众多方案．通过接触角测定、表面能计算、SEM照片等方式,对不同方案下处理前后的疏水性PP薄膜形态结构进行表征分析．实验结果发现：远区径向喷嘴式空心阴极等离子体放电结构处理的薄膜表面比其他处理方式具有较小的接触角和较大的表面能．这表明采用优化设计的CRFHCP空心阴极等离子体放电结构,可以较其他结构更为有效地改善材料表面的亲水性能．     

20cm氙离子推力器加速栅寿命预测

电荷交换离子对加速栅的腐蚀引起的加速栅结构失效是影响离子推力器寿命的主要因素之一。利用离子推力器加速栅工作寿命的确定性预测模型对兰州物理研究所研制的20cm氙离子推力器加速栅极结构失效时的质量损失和地面运行寿命进行了计算,将计算结果与地面寿命实验结果进行了对比,并利用该模型对20cm氙离子推力器加速栅极空间运行寿命进行了预测。     

Anwendung der Hohlkatodenplasmaquelle in der Vakuumtechnik

Various effective and simple constructed plasma sources can be developed by using the hollow cathode effect. The improve of the plasma efficiency is caused by the penetration of two or more glow regions of different parts of the cathode. The equatation p × d ∽ 1 mbar cm is a rule of thumb for the appearance of the hollow cathode effect. The hollow cathode arc discharge is caused by an additional thermal electron emission besides the effectes of the hollow cathode glow discharge. All this effects are the reason for the higher degree of ionization for a hollow cathode source in comparison with the most other plasma sources. Application of the hollow cathode glow discharge for surface finish are technics like plasmacleaning, electron beam ablation or gas flow sputtering. Latters are new technics which allow the development of new sources for the coating technology. The application of the hollow cathode are discharge is possible by using the thermal energy generated by the electron beam (electron beam heating, electron beam melting, and electron beam evaporation) and by using the different possibilities of coating technologies whith the hollow cathode arc source (plasma enhanced evaporation, plasma enhanced reactive PVD and plasma CVD).     

离子推力器非预期电击穿的主要诱发因素及机制

离子推力器的非预期电击穿直接影响其工程应用的工作可靠性.在阐明非预期电击穿基本问题现象及后果的基础上,从电极表面金属微凸结构、低气压环境、等离子体环境、电极间漂浮颗粒物、电极间绝缘体(层)等五个方面梳理了诱发非预期电击穿的主要因素;针对主要诱发因素具体讨论了场增强电子发射、低气压放电、材料热蒸发及电离、电子反流、带电粒...     

Determining thermal power evolved in tungsten-barium cathode of Hall plasma thruster

The operation of tungsten-barium cathodes for Hall plasma thrusters has been studied in a range of discharge currents within 1–5 A. Thermal power evolved in the cathode was evaluated in autonomous discharge tests and used to determine the cathode performance characteristics. It was established that the plasma temperature inside a cathode emitter is on a level of ∼2 eV, the cathode potential fall ranges within ∼9–12 V, and the ion current fraction amounts to S _i ∼ 0.2. The actual current-voltage characteristic of the cathode in the Hall thruster significantly differs from that observed in the autonomous tests.