CN112555113B - 一种离子推力器栅极组件一体化绝缘结构 - Google Patents

一种离子推力器栅极组件一体化绝缘结构 Download PDF

Info

Publication number
CN112555113B
CN112555113B CN202011233350.4A CN202011233350A CN112555113B CN 112555113 B CN112555113 B CN 112555113B CN 202011233350 A CN202011233350 A CN 202011233350A CN 112555113 B CN112555113 B CN 112555113B
Authority
CN
China
Prior art keywords
shield cover
support ring
insulating support
lower shield
upper shield
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011233350.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112555113A (zh
Inventor
郭德洲
杨福全
胡竟
李娟�
耿海
赵以德
郭宁
李建鹏
王彦龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lanzhou Institute of Physics of Chinese Academy of Space Technology
Original Assignee
Lanzhou Institute of Physics of Chinese Academy of Space Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lanzhou Institute of Physics of Chinese Academy of Space Technology filed Critical Lanzhou Institute of Physics of Chinese Academy of Space Technology
Priority to CN202011233350.4A priority Critical patent/CN112555113B/zh
Publication of CN112555113A publication Critical patent/CN112555113A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112555113B publication Critical patent/CN112555113B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03H—PRODUCING A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03H1/00—Using plasma to produce a reactive propulsive thrust
    • F03H1/0006—Details applicable to different types of plasma thrusters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

本发明公开了一种离子推力器栅极组件一体化绝缘结构，包括上屏蔽罩、绝缘支撑环和下屏蔽罩；所述上屏蔽罩、下屏蔽罩和绝缘支撑环均为圆柱结构，上屏蔽罩、绝缘支撑环和下屏蔽罩同心固定连接，绝缘支撑环的上端固定连接上屏蔽罩的内底面，绝缘支撑环的下端固定连接下屏蔽罩的内底面，上屏蔽罩和下屏蔽罩共同形成绝缘支撑环的防护罩，防止栅极组件离子光学引出过程中离子溅射污染绝缘支撑环，实现栅间电绝缘性能；本发明能够实现栅极组件轻量化、微型化、模块化的研制目标。

Description

一种离子推力器栅极组件一体化绝缘结构
技术领域
本发明属于航天空间电推进技术及真空电子领域，具体涉及一种离子推力器栅极组件一体化绝缘结构。
背景技术
离子电推力技术是一种先进的高比冲、高效能航天器动力系统解决方案。离子推力器能够为航天器的高精度姿态调整、南北位置保持、轨道转移、大气阻尼补偿、深空探测主推进等空间任务提供先进动力支持，可以大幅节省推进剂携带量，增加航天器有效载荷比例，已经成为航天器先进性的主要标志之一。
栅极组件是离子推力器的关键部组件，其主要功能是聚焦并加速引出放电室内工质气体电离后产生的离子，从而产生推力。离子光学引出过程直接关系到离子推力器的推力、比冲、效率等关键性能参数。根据栅极组件束流引出工作特点，需在栅间加载高电压，形成离子光学静电场，因此，栅间需具备良好的电绝缘性能。此外，由于离子推力器栅极组件长期工作的要求，需防止栅间电绝缘性能下降甚至失效，以及栅间低气压异常放电现象。
目前国内离子推力器栅极组件采用的绝缘设计为“H”形陶瓷套配合，结构较为复杂，且装配及拆解工序极为繁琐、周期较长。目前在国内离子电推进技术中，还未见到一体化绝缘体技术的相关报道。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种离子推力器栅极组件一体化绝缘结构，能够实现栅极组件轻量化、微型化、模块化的研制目标。
实现本发明的技术方案如下：
一种离子推力器栅极组件一体化绝缘结构，包括上屏蔽罩、绝缘支撑环和下屏蔽罩；
所述上屏蔽罩、下屏蔽罩和绝缘支撑环均为圆柱结构，上屏蔽罩、绝缘支撑环和下屏蔽罩同心固定连接，绝缘支撑环的上端固定连接上屏蔽罩的内底面，绝缘支撑环的下端固定连接下屏蔽罩的内底面，上屏蔽罩和下屏蔽罩共同形成绝缘支撑环的防护罩，防止栅极组件离子光学引出过程中离子溅射污染绝缘支撑环，确保栅间电绝缘性能。
进一步地，所述上屏蔽罩的直径大于下屏蔽罩的直径，下屏蔽罩的直径大于绝缘支撑环的直径。
进一步地，下屏蔽罩和上屏蔽罩的底面中心均加工有螺纹孔，通过螺钉分别螺接至对应栅极部件。
进一步地，绝缘支撑环的侧壁加工有排气小孔。
进一步地，下屏蔽罩和上屏蔽罩材质为可伐合金；绝缘支撑环材质为耐热绝缘陶瓷。
有益效果：
1、本发明的一体化绝缘结构，可有效地保证栅间电绝缘性能，使栅间距保持较高精度，可以提高离子推力器的可靠性和热稳定性。
2、本发明的一体化绝缘结构，结构简单，体积小，便于栅极组件的装配及拆解，可实现栅极组件轻量化、微型化、模块化研制目标，简化设计流程，降低了成本。
附图说明
图1是本发明离子推力器栅极组件一体化绝缘结构示意图。
其中，1-屏栅安装环，2-屏栅，3-加速栅安装环，4-加速栅，5-下屏蔽罩，6-绝缘支撑环，7-上屏蔽罩，8-栅间距调整垫，9-下屏蔽罩紧固螺钉，10-上屏蔽罩紧固螺钉。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种离子推力器栅极组件一体化绝缘结构，如图1所示，包括上屏蔽罩7、绝缘支撑环6和下屏蔽罩5；
所述上屏蔽罩7、下屏蔽罩5和绝缘支撑环6均为圆柱结构，所述上屏蔽罩7的直径大于下屏蔽罩5的直径，上屏蔽罩7与下屏蔽罩5侧壁之间的间隙不小于2mm，绝缘支撑环6的直径小于下屏蔽罩5的直径，上屏蔽罩7、绝缘支撑环6和下屏蔽罩5同心固定连接，绝缘支撑环6的上端通过焊接或螺接的方式固定连接上屏蔽罩7的内底面，绝缘支撑环6的下端通过焊接或螺接的方式固定连接下屏蔽罩5的内底面，上屏蔽罩7和下屏蔽罩5共同形成绝缘支撑环的防护罩，防止栅极组件离子光学引出过程中离子溅射污染绝缘支撑环6，实现栅间电绝缘性能。
下屏蔽罩5和上屏蔽罩7的底面中心均加工有螺纹孔，通过螺钉分别螺接至对应栅极部件，组成栅极组件。
绝缘支撑环6的侧壁加工有排气小孔，保证绝缘支撑环腔内残存气体可在真空环境下得到有效释放，降低了栅间低气压放电的风险，有利于栅极组件离子光学引出过程的稳定工作。
下屏蔽罩5和上屏蔽罩7材质为可伐合金等热稳定性良好的材料；绝缘支撑环6材质为耐热绝缘陶瓷，降低了栅极组件工作过程中热环境对栅间距的影响。
如图1所示，屏栅2可通过螺接、铆接或焊接等方式固定至屏栅安装环1组成屏栅部件，同理，加速栅4和加速栅安装环3组成加速栅部件。将一体化绝缘结构通过下屏蔽罩紧固螺钉9连接至屏栅部件，通过栅间距调整垫8的精细调整栅间距，再通过上屏蔽罩紧固螺钉10连接加速栅部件，从而组成栅极组件。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种离子推力器栅极组件一体化绝缘结构，其特征在于，包括上屏蔽罩、绝缘支撑环和下屏蔽罩；
所述上屏蔽罩、下屏蔽罩和绝缘支撑环均为圆柱结构，上屏蔽罩、绝缘支撑环和下屏蔽罩同心固定连接，绝缘支撑环的上端固定连接上屏蔽罩的内底面，绝缘支撑环的下端固定连接下屏蔽罩的内底面，上屏蔽罩的直径大于下屏蔽罩的直径，绝缘支撑环的直径小于下屏蔽罩的直径，上屏蔽罩和下屏蔽罩共同形成绝缘支撑环的防护罩，防止栅极组件离子光学引出过程中离子溅射污染绝缘支撑环，确保栅间电绝缘性能。
2.如权利要求1所述的一种离子推力器栅极组件一体化绝缘结构，其特征在于，所述上屏蔽罩的直径大于下屏蔽罩的直径，下屏蔽罩的直径大于绝缘支撑环的直径。
3.如权利要求1所述的一种离子推力器栅极组件一体化绝缘结构，其特征在于，下屏蔽罩和上屏蔽罩的底面中心均加工有螺纹孔，通过螺钉分别螺接至对应栅极部件。
4.如权利要求1所述的一种离子推力器栅极组件一体化绝缘结构，其特征在于，绝缘支撑环的侧壁加工有排气小孔。
5.如权利要求1所述的一种离子推力器栅极组件一体化绝缘结构，其特征在于，下屏蔽罩和上屏蔽罩材质为可伐合金；绝缘支撑环材质为耐热绝缘陶瓷。
CN202011233350.4A 2020-11-06 2020-11-06 一种离子推力器栅极组件一体化绝缘结构 Active CN112555113B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011233350.4A CN112555113B (zh) 2020-11-06 2020-11-06 一种离子推力器栅极组件一体化绝缘结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011233350.4A CN112555113B (zh) 2020-11-06 2020-11-06 一种离子推力器栅极组件一体化绝缘结构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112555113A CN112555113A (zh) 2021-03-26
CN112555113B true CN112555113B (zh) 2022-06-14

Family

ID=75041910

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011233350.4A Active CN112555113B (zh) 2020-11-06 2020-11-06 一种离子推力器栅极组件一体化绝缘结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112555113B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113279930B (zh) * 2021-06-30 2022-07-12 哈尔滨工业大学 一种微型离子推力器的栅极组件装配结构及装配方法
CN114837910B (zh) * 2022-06-09 2023-09-29 兰州空间技术物理研究所 一种一体式高效电离超高比冲射频离子推力器放电结构

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04134186A (ja) * 1990-09-27 1992-05-08 Toshiba Corp イオンスラスタ
US5300890A (en) * 1991-04-16 1994-04-05 Max-Planck-Gesellschaft Zur Foerderung Der Wissenschaften E.V. Hot-cathode ionization pressure gauge including a sequence of electrodes arranged at a distance from one another in sequence along an axis
CN201134408Y (zh) * 2007-12-17 2008-10-15 中国电子科技集团公司第四十八研究所 一种可整体植入真空室的离子束源装置
CN102208794A (zh) * 2011-03-23 2011-10-05 上海永锦电力电器有限公司 在线监控干式复合外套管电缆终端及其现场装配方法
JP2014209406A (ja) * 2011-07-20 2014-11-06 キヤノンアネルバ株式会社 イオンビーム発生装置、およびイオンビームプラズマ処理装置
CN104343651A (zh) * 2014-09-04 2015-02-11 兰州空间技术物理研究所 一种用于离子推力器栅极组件柔性绝缘体
CN106841706A (zh) * 2017-03-31 2017-06-13 中国工程物理研究院电子工程研究所 一种离子源测试夹具
CN109899263A (zh) * 2019-04-22 2019-06-18 南华大学 环形离子推力器栅极组件
CN111005849A (zh) * 2019-11-28 2020-04-14 兰州空间技术物理研究所 一种环形磁钢环切场离子推力器放电室等离子体密封结构
CN111140454A (zh) * 2020-02-13 2020-05-12 哈尔滨工业大学 一种微型电子回旋共振离子推力器点火装置
CN111322213A (zh) * 2020-02-11 2020-06-23 哈尔滨工业大学 一种可变间距的压电栅极
CN111852803A (zh) * 2020-07-27 2020-10-30 大连理工大学 一种基于分段阳极的混合效应环型离子推力器

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101303955B (zh) * 2007-05-09 2010-05-26 清华大学 离子源组件
JP5678289B2 (ja) * 2009-09-11 2015-02-25 株式会社昭和真空 イオンガン及びそれに用いるグリッド
JP5380263B2 (ja) * 2009-12-15 2014-01-08 キヤノンアネルバ株式会社 イオンビーム発生器
JP6015623B2 (ja) * 2013-10-21 2016-10-26 株式会社島津製作所 イオン移動度分光計
US10957519B2 (en) * 2015-12-21 2021-03-23 Ionquest Corp. Magnetically enhanced high density plasma-chemical vapor deposition plasma source for depositing diamond and diamond-like films
CN111526654A (zh) * 2020-05-09 2020-08-11 航宇动力技术(深圳)有限公司 一种准中性等离子体束流引出装置
CN111852802B (zh) * 2020-07-27 2021-10-15 大连理工大学 一种霍尔效应环型离子推力器

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04134186A (ja) * 1990-09-27 1992-05-08 Toshiba Corp イオンスラスタ
US5300890A (en) * 1991-04-16 1994-04-05 Max-Planck-Gesellschaft Zur Foerderung Der Wissenschaften E.V. Hot-cathode ionization pressure gauge including a sequence of electrodes arranged at a distance from one another in sequence along an axis
CN201134408Y (zh) * 2007-12-17 2008-10-15 中国电子科技集团公司第四十八研究所 一种可整体植入真空室的离子束源装置
CN102208794A (zh) * 2011-03-23 2011-10-05 上海永锦电力电器有限公司 在线监控干式复合外套管电缆终端及其现场装配方法
JP2014209406A (ja) * 2011-07-20 2014-11-06 キヤノンアネルバ株式会社 イオンビーム発生装置、およびイオンビームプラズマ処理装置
CN104343651A (zh) * 2014-09-04 2015-02-11 兰州空间技术物理研究所 一种用于离子推力器栅极组件柔性绝缘体
CN106841706A (zh) * 2017-03-31 2017-06-13 中国工程物理研究院电子工程研究所 一种离子源测试夹具
CN109899263A (zh) * 2019-04-22 2019-06-18 南华大学 环形离子推力器栅极组件
CN111005849A (zh) * 2019-11-28 2020-04-14 兰州空间技术物理研究所 一种环形磁钢环切场离子推力器放电室等离子体密封结构
CN111322213A (zh) * 2020-02-11 2020-06-23 哈尔滨工业大学 一种可变间距的压电栅极
CN111140454A (zh) * 2020-02-13 2020-05-12 哈尔滨工业大学 一种微型电子回旋共振离子推力器点火装置
CN111852803A (zh) * 2020-07-27 2020-10-30 大连理工大学 一种基于分段阳极的混合效应环型离子推力器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
射频离子电推进系统PPU研究现状及发展建议;张余强;《航天器工程》;20201015(第5期);全文 *
氙离子推力器寿命试验与可靠性评估方法;林逢春;《质量与可靠性》;20181015;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112555113A (zh) 2021-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112555113B (zh) 一种离子推力器栅极组件一体化绝缘结构
US11629706B2 (en) Vacuum cathode arc-induced pulsed thruster
Khayms Advanced propulsion for microsatellites
Hoskins et al. Development of a Prototype Model ion Thruster for the NEXT System
Soulas et al. Performance evaluation of the NEXT ion engine
Lau et al. Pulsed plasma thruster endurance operation stress testing at IRS
CN116733704A (zh) 一种离子推力器力学增强型碳碳栅极组件
US3486064A (en) Hollow cathode,nonthermionic electron beam source with replaceable liner
EP3974325B1 (en) Static electricity eliminating device
CN110783158B (zh) 一种小型化低能栅控冷阴极电子枪
JP7129074B1 (ja) 真空陰極アーク放電を用いたパルス型推進機
JP6632114B2 (ja) 真空アーク推進機
CN114738219A (zh) 一种微牛级推力ecr离子推力器栅极组件
CN111099044A (zh) 一种用于空间地面模拟环境调节推进器羽流位型超导磁体的装载机构
CN114135456A (zh) 一种微小型离子推力器多孔栅极的定位装置及方法
US3172597A (en) Ionic pump
CN221226149U (zh) 栅网结构及射频离子源
CN114017274B (zh) 霍尔推力器外磁极保护盖板
CN108922843B (zh) 一种用于金属陶瓷管的x射线源射线防护组件
Peng et al. Ion electric propulsion system electric breakdown problems: causes, impacts and protection strategies
RU2822561C1 (ru) Ускоряющая структура линейного резонансного ускорителя с комбинированными электродами
Ballard et al. Design status of heavy ion injector program
Nagarajaiah et al. Use of piezoelectric actuators for thrust vectoring in ion engines: conceptual design and preliminary analysis
RAWLIN et al. Ion optics for high power 50-cm-dia ion thrusters
CN111824459A (zh) 一种反作用飞轮的设计方法以及安装方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant