[發明專利]多孔發射針浸潤裝置及方法

有效

• 申請號: 202010440319.1
• 申請日: 2020-05-22
• 公開（公告）號: CN111577562B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 郭登帥;張銳;嚴玲玲;余勇;黃志偉;李敏;謝祥華;康小明;吳勤勤
• 申請（專利權）人: 中國科學院微小衛星創新研究院;上海微小衛星工程中心
• 主分類號: F03H1/00
• 分類號: F03H1/00
• 代理公司: 上海智晟知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 李鏑的

本發明提供了一種多孔發射針浸潤裝置及方法，多孔發射針浸潤裝置包括上下垂直相對布置的浸潤模塊與加熱裝置，其中：浸潤模塊被配置為能夠相對于加熱裝置上下移動，以處于第一浸潤狀態、第二浸潤狀態或第三浸潤狀態；浸潤模塊包括同軸且由上至下依次連接的存儲室及多孔發射針，以及容置于存儲室內的固態的推進劑；第一浸潤狀態包括：浸潤模塊完全懸置于加熱裝置上方，多孔發射針的孔隙貫通；第二浸潤狀態包括：浸潤模塊完全浸沒于加熱裝置內，加熱裝置開啟，推進劑熔化并通過重力作用以及毛細作用下流入多孔發射針的孔隙；第三浸潤狀態包括：加熱裝置關閉，多孔發射針孔隙內的推進劑重新恢復固態，以完成多孔發射針在裝配前的浸潤工作。

技術領域

本發明涉及電推進技術領域，特別涉及一種多孔發射針浸潤裝置及方法。

背景技術

傳統的針型場發射電推力器是一種基于液態金屬離子源技術的電推力器，發射針通常為實心鎢，金屬推進劑被加熱熔化后在發射針表面微細凹槽的毛細作用下沿著發射針流動至針尖，在強電場作用下被離子化并加速噴出產生推力。多孔針型場發射電推力器是一種新型的場發射電推力器，其發射針為多孔構型，內部有大量微米尺度的孔，金屬推進劑被加熱熔化后在發射針內部微孔的毛細作用下流動到針尖，被強電場電離并加速噴出產生推力。由于推進劑為內部流動，多孔針型場發射電推力器具有抗污染能力強、穩定性高的特點。

發射針的浸潤是針型場發射電推力器的關鍵技術之一，在推力器的裝配前進行。浸潤指的是將推進劑粘附在發射針的表面或填充到內部的孔隙中，其中實心發射針的浸潤是將推進劑粘附在針的表面，多孔發射針的浸潤將推進劑填充到內部的孔隙中?，F有技術采用的浸潤方法均為外部浸潤法，即將金屬推進劑加熱熔化并使推進劑粘附在發射針的表面，這些方法只適用于實心發射針的浸潤，而不能用于多孔發射針。這是因為為了實現推力器的連續穩定工作，推進劑必須填充多孔發射針內部的所有孔隙，而外部浸潤法只能將推進劑粘附在發射針表面而無法保證完好地滲入到多孔發射針內部的微孔中。

申請號為CN201810321269.8的中國發明專利《發射體浸潤方法及其專用裝置》提到了一種多孔發射體的浸潤方法，該方法將發射體浸沒在推進劑中，通過抽真空過程中發射體和推進劑中的氣體逃逸使得推進劑進入多孔發射體的微細流道中，但是該方法只適用于離子液體、水、甘油等液態推進劑的浸潤，不適用于固態的金屬推進劑；此外，采用該方法浸潤過的發射體在裝配過程中仍然會與空氣接觸，存在被污染和浸潤不連續的風險。

發明內容

本發明的目的在于提供一種多孔發射針浸潤裝置及方法，以解決現有的外部浸潤法不適用于多孔發射針的浸潤的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種多孔發射針浸潤裝置，所述多孔發射針浸潤裝置包括上下垂直相對布置的浸潤模塊與加熱裝置，其中：

所述浸潤模塊被配置為能夠相對于所述加熱裝置上下移動，以處于第一浸潤狀態、第二浸潤狀態或第三浸潤狀態；

所述浸潤模塊包括同軸且由上至下依次連接的存儲室及多孔發射針，以及容置于所述存儲室內的固態的推進劑；

所述第一浸潤狀態包括：所述浸潤模塊完全懸置于所述加熱裝置上方，所述多孔發射針的孔隙貫通；

所述第二浸潤狀態包括：所述浸潤模塊完全浸沒于所述加熱裝置內，所述加熱裝置開啟，所述推進劑熔化并通過重力作用以及毛細作用下流入所述多孔發射針的孔隙；

所述第三浸潤狀態包括：所述加熱裝置關閉，所述多孔發射針孔隙內的推進劑重新恢復固態，以完成多孔發射針在裝配前的浸潤工作。

可選的，在所述的多孔發射針浸潤裝置中，所述多孔發射針的尾部固定在存儲室內，所述多孔發射針的針尖位于存儲室外；所述多孔發射針的針尖豎直向下，朝向所述加熱裝置，所述針尖到達所述加熱裝置頂面的距離為100微米～500微米；

所述加熱裝置為中心具有凹孔的圓柱結構，所述凹孔的內部側壁具有加熱絲，所述凹孔被配置為容置所述浸潤模塊。