[發明專利]放電電極及應用該放電電極的等離子體發生裝置

無效

• 申請號: 201210009084.6
• 申請日: 2012-01-12
• 公開（公告）號: CN102548176A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 劉文正;孔飛;張德金
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: H05H1/24
• 分類號: H05H1/24
• 代理公司: 北京潤澤恒知識產權代理有限公司 11319
• 代理人: 蘇培華

技術領域

本發明涉及一種電極，更具體的涉及一種生成大面積、高密度金屬等離子體的放電電極。本發明還同時涉及一種應用該電極的等離子體發生裝置。

背景技術

真空環境內電極放電產生金屬等離子體，這些金屬等離子體具有很高的能量，其特性與電極結構密切相關。當電弧電流為幾百安培時，真空電弧的形態呈擴散態，金屬離子定向運動。金屬等離子體可應用于離子束表面分析技術及離子注入技術；針對于宇宙空間的真空環境，利用電極提供金屬等離子體來產生動能，無需攜帶額外的推進劑，可應用于小型衛星姿態微調的推進系統。

在現有的技術中，真空放電大多采用錐-板電極。然而由于板狀陽極的阻擋作用，放電產生的金屬等離子體的傳播具有一定的局限性，實驗大多利用沿電極徑向擴散的等離子體。而且由于主放電回路電流方向和電極徑向成90°，放電生成的沿徑向擴散的等離子體密度較小，即放電產生的可利用的等離子體密度較小。同時當持續性放電時，由于真空室內殘留油污分子分解、電極燒蝕等作用，在陰極尖端放電表面會產生一層薄膜阻礙等離子體的發生。

發明內容

本發明提供一種放電電極，以解決現有真空放電過程中只能利用沿電極徑向擴散的密度較小的等離子體的問題。

此外，本發明還提供一種應用該放電電極的等離子體發生裝置。

為了解決上述問題，本發明公開了一種放電電極，包括，錐狀陰極、網狀陽極和支撐構件；其中，所述錐狀陰極的錐端與所述網狀陽極的端面相對準，且二者均設置于所述支撐構件上。

可選的，所述錐狀陰極包括金屬圓柱以及設置于該金屬圓柱一端的圓錐體結構，所述錐狀陰極的圓錐體結構的尖端為球狀。

可選的，所述錐狀陰極的圓錐體結構的錐度為1∶2至2∶1。

可選的，所述錐狀陰極材質為金屬，例如銅或鉛等。

可選的，所述網狀陽極包括支撐環和放電金屬絲網，支撐環設置于所述放電金屬絲網周沿。

可選的，所述放電金屬絲網的網孔幾何透過率為50％至97％。

可選的，所述放電金屬絲網網孔結點通過金屬編制工藝連接為一體或者網孔結點通過焊接連為一體，或所述金屬絲網一體成型。

可選的，所述錐狀陰極與網狀陽極之間的距離可調。

可選的，還包括可旋轉構件，該可旋轉包括兩個相對設置并分開固定距離的構件結構，所述錐狀陰極和網狀陽極通過支撐結構分別固定于所述兩個半圓構件上；其中，所述兩半圓構件可圍繞固定軸線旋轉。

本發明還提供一種等離子體發生電路及裝置，應用上述任一所述的放電電極。

與現有技術相比，本發明將放電電極的陽極設置成網狀，錐狀陰極的錐端對準所述網狀陽極，放電在所述錐狀陰極和網狀陽極之間進行；由于網狀電極的通透性，電極為產生的等離子體運動提供了沿網狀陽極的軸向的擴散通道，在網狀陽極的后側可以獲得等離子體；放電過程中陰極點放出的等離子體在兩電極間的密度最高，且電極軸向與主放電回路中電流的方向一致，這使得在軸向透過網狀電極擴散的等離子體的密度遠遠大于徑向的密度；利用網狀陽極的通透性，把電極間的等離子體釋放了出來，在網狀陽極后側可得到更高密度的等離子體，也就是說該放電電極結構可實現軸向高密度離子體。

而且，該放電電極結構簡單，使用壽命長，放電穩定性和重復性好。

附圖說明

圖1是本發明的放電電極的實施例的結構示意圖；

圖2為圖1所示的結構設置可旋轉部件后的結構示意圖；

圖3為圖1的左視圖；

圖4為圖1的右視圖；

圖5為圖1所示的放電電極的具體放電電路圖；

圖6示出了利用朗繆爾探針法測得的電極周圍等離子體的密度分布情況。

具體實施方式

為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

圖1為本發明的放電電極實施例的結構示意圖。請參看圖1，本實施例中，放電電極包括錐狀陰極1、網狀陽極2以及支撐構件。

其中，所述錐狀陰極1為一端具有錐端的結構，該錐端作為陰極的放電端。通過設置錐端作為放電端，可增強放電效果。但是錐的尖端不易太尖，否則會引起放電點偏移，影響放電穩定性。本實施例中，其包括金屬圓柱體以及設置于該金屬圓柱體一端的圓錐體結構，錐體結構的錐度為1∶2至2∶1，本實施例中具體為1∶1。

該錐狀陰極1的材質可以采用鉛或銅等金屬。