[發明專利]一種空心陰極感應式加熱器和空心陰極結構

有效

• 申請號: 202011552603.4
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112689345B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 王宣;苗鵬;金逸舟;梁偉;于博;程佳兵;戴暉
• 申請（專利權）人: 上?？臻g推進研究所
• 主分類號: H05B6/02
• 分類號: H05B6/02;H05B6/14;H05B6/36;H01J1/02;F03H1/00
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

本發明提供了一種空心陰極感應式加熱器和空心陰極結構，包括由絕緣材料制成的安裝骨架和由導電材料制成的細絲，安裝骨架呈中空管狀，且安裝骨架的兩端均呈敞開設置，細絲在安裝骨架的外表面繞設有多匝，且任一相鄰兩匝細絲均呈間隔設置；工作中，細絲中通有交變電流；還包括陰極管、發射體、觸持極和底座，陰極管和發射體二者均呈中空管狀，陰極管和發射體二者的兩端均呈敞開設置，且陰極管的任意一端固定安裝在底座上，發射體為導體，發射體同軸嵌設在陰極管遠離底座的一側；安裝骨架同軸套設陰極管，觸持極設置在安裝骨架遠離底座的一側，且觸持極與安裝骨架呈間隔設置。本發明有助于提高空心陰極加工的便捷性。

技術領域

本發明涉及航天推進技術領域，具體地，涉及一種空心陰極感應式加熱器和空心陰極結構。

背景技術

在空間航天器中，“空心陰極”又稱為“電位中和器”或“等離子體接觸器”，是一種電子源，主要應用于電推力器、航天器電位控制等方面。用于中和電推力器產生的離子羽流，或調節航天器表面電位。

如圖1所示；空心陰極工作時，加熱器通電使發射體達到工作溫度(1100℃)發射熱電子，熱電子與陰極管內工質碰撞發生電離，產生的電子在觸持極與發射體之間的電場驅動下電離更多工質，形成穩態等離子體，發射體在等離子體撞擊下，通過動能交換維持工作溫度，實現空心陰極的自持放電。發射體在真空下加熱1050℃左右開始穩定發射熱電子。熱電子與氙氣碰撞電離，產生更多電子，促進更多電離，最終生成穩定的等離子體，成為電子源，為加速器點火提供條件。

現有公開號為CN101599400B的中國專利，其公開了一種組裝式空心陰極加熱器，包括陰極管、前定位環、陶瓷骨架、加熱絲、陶瓷外套、后定位環、引線管和發射體；陶瓷骨架以緊配合方式套裝在陰極管外圓上，發射體套裝在陰極管內，陶瓷外套套裝在繞有加熱絲的陶瓷骨架上，前定位環、后定位環焊接在陶瓷骨架和陶瓷外套的兩端，加熱絲一端焊接在陰極管上，另一端套裝在引線管上。

工作中，加熱絲通電發熱，熱量經陶瓷骨架和陰極管壁傳導至發射體。由于發射體工作的溫度較高，加熱絲必須采用高熔點金屬，如鎢、錸等金屬制成。

發明人認為，由于空心陰極內的發射體尺寸較小，為了充分加熱，選用的電熱絲的直徑也較小。由于高熔點金屬大多具有高強度、高硬度、低韌性的特點，致使加熱絲繞制時需經歷多次退火、定型，且加熱絲連接電極時焊接難度大，從而導致空心陰極加工不便，存在待改進之處。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種空心陰極感應式加熱器和空心陰極結構。

一種空心陰極感應式加熱器，包括由耐高溫絕緣材料制成的安裝骨架和由導電材料制成的細絲，所述安裝骨架呈中空管狀，且所述安裝骨架的兩端均呈敞開設置，所述細絲在安裝骨架的外表面繞設有多匝，且任一相鄰兩匝所述細絲均呈間隔設置；工作中，所述細絲中通有交變電流。

優選地，所述安裝骨架的外表面開設有凹槽，所述凹槽的軌跡呈螺旋形，且所述細絲嵌設在凹槽內。

優選地，所述細絲包括實心裸銅絲。

優選地，所述安裝骨架包括氧化鋁瓷管。

根據本發明提供的一種空心陰極結構，包括權利要求1-4中任一項所述的空心陰極感應式加熱器，還包括陰極管、發射體、觸持極和底座，所述陰極管和發射體二者均呈中空管狀，所述陰極管和發射體二者的兩端均呈敞開設置，且所述陰極管的任意一端固定安裝在底座上，所述發射體為導體，所述發射體同軸嵌設在陰極管遠離底座的一側；所述安裝骨架同軸套設陰極管，所述安裝骨架靠近底座的一端與底座固定連接，所述觸持極設置在安裝骨架遠離底座的一側，且所述觸持極與安裝骨架呈間隔設置。

優選地，所述安裝骨架與陰極管之間形成有間隙。

優選地，所述陰極管的外側壁上還包裹有軟磁材料層，且所述軟磁材料層完全覆蓋發射體段。