CN113236516B - 微型离子推力器放电室防沉积的结构 - Google Patents

微型离子推力器放电室防沉积的结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种微型离子推力器放电室防沉积的结构，包括微型离子推力器的放电室、绝缘陶瓷套筒、绝缘陶瓷凸台结构和紧固件。绝缘陶瓷套筒包括套筒本体和法兰端面，套筒本体穿过放电室底板中部的通孔，法兰端面与放电室底板朝外的一侧贴合；绝缘陶瓷凸台结构具有阶梯面和凸台面，凸台面与放电室底板朝内的一侧贴合，阶梯面与放电室底板之间形成第一空隙，绝缘陶瓷凸台结构的外缘与阳极之间留有间隙；紧固件用于使绝缘陶瓷套筒和绝缘陶瓷凸台结构夹紧放电室底板。相比于现有技术，本发明通过设置第一空隙的方式破坏了溅射金属颗粒沉积层的连续性，保证陶瓷板的绝缘性，进而保证了放电室主阴极和阳极之间的绝缘性。

Description

微型离子推力器放电室防沉积的结构
技术领域
本发明涉及离子推力器技术领域，特别是涉及一种微型离子推力器放电室防沉积的结构。
背景技术
离子推力器在放电室内电离工质产生等离子体，并通过离子光学系统直接加速等离子体中的离子产生推力。微型离子推力器的放电室主要包括放电室底板、主阴极和阳极，放电室底板与阳极固定相连，主阴极穿过放电室底板中部的通孔后进入放电室内。推力器工作时，等离子体中的高能粒子轰击阳极，溅射出的金属颗粒会沉积在主阴极与阳极之间，造成主阴极与阳极间短路，等离子体熄灭，放电无法继续进行，推力器停止工作，甚至会损坏放电电源。常规离子推力器通过设计复杂的结构来防止溅射产物沉积在主阴极和放电室之间，而微型离子推力器放电室空间有限，无法安装复杂的装置，更容易发生短路。因此，设计一个简单可靠的防沉积结构，阻止溅射出的金属颗粒在主阴极与阳极之间沉积，避免主阴极与阳极短路，对微型离子推力器的稳定工作具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种微型离子推力器放电室防沉积的结构，用于避免主阴极与阳极短路。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明公开了一种微型离子推力器放电室防沉积的结构，包括微型离子推力器的放电室，所述放电室包括放电室底板、主阴极和阳极，还包括：
绝缘陶瓷套筒，所述绝缘陶瓷套筒包括套筒本体和法兰端面，所述套筒本体穿过所述放电室底板中部的通孔，所述套筒本体供所述主阴极穿过，所述法兰端面与所述放电室底板朝外的一侧贴合；
绝缘陶瓷凸台结构，所述绝缘陶瓷凸台结构具有阶梯面和凸台面，所述阶梯面与所述凸台面位于所述绝缘陶瓷凸台结构朝向所述放电室底板的一侧，所述凸台面与所述放电室底板朝内的一侧贴合，所述阶梯面与所述放电室底板之间形成第一空隙，所述绝缘陶瓷凸台结构的中部设有供主阴极穿过的第一通孔，所述第一通孔的内壁与所述套筒本体的外壁贴合，所述绝缘陶瓷凸台结构的外缘与所述阳极之间留有间隙；
用于使所述绝缘陶瓷套筒和所述绝缘陶瓷凸台结构夹紧所述放电室底板的紧固件，所述紧固件穿过所述法兰端面、所述放电室底板和所述凸台面，所述紧固件与所述放电室底板之间留有间隙。
优选地，所述绝缘陶瓷凸台结构的阶梯面上设有环形槽。
优选地，所述环形槽为多个且与所述绝缘陶瓷凸台结构同心。
优选地，所述绝缘陶瓷凸台结构具有筒体，所述筒体位于所述绝缘陶瓷凸台结构的远离所述放电室底板的一端，所述第一通孔位于所述筒体内侧。
优选地，所述筒体为圆筒且与所述绝缘陶瓷凸台结构同心。
优选地，所述绝缘陶瓷凸台结构由第一绝缘陶瓷片和第二绝缘陶瓷片叠放而成，所述第一绝缘陶瓷片的轮廓尺寸大于所述第二绝缘陶瓷片，所述放电室底板朝内的一侧与所述第二绝缘陶瓷片贴合，使所述第一绝缘陶瓷片与所述放电室底板之间形成所述第一空隙。
优选地，所述第一绝缘陶瓷片为多个，相邻的两个所述第一绝缘陶瓷片之间至少有一个所述第二绝缘陶瓷片，使相邻的两个所述第一绝缘陶瓷片之间形成第二空隙。
优选地，所述第一绝缘陶瓷片与所述第二绝缘陶瓷片交替层叠设置。
优选地，所述紧固件包括螺栓和螺母，所述法兰端面、所述凸台面和所述放电室底板均设有供所述螺栓穿过的安装孔，所述放电室底板上的所述安装孔直径同时小于所述法兰端面及所述凸台面上的所述安装孔的直径。
优选地，所述紧固件为多组，多组所述紧固件以所述放电室底板的轴线为中心呈圆周阵列分布。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明通过设置第一空隙的方式破坏了溅射金属颗粒沉积层的连续性，保证陶瓷板的绝缘性，进而保证了放电室主阴极和阳极之间的绝缘性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1的微型离子推力器放电室防沉积的结构的示意图；
图2为实施例1中绝缘陶瓷凸台结构的剖视图；
图3为实施例1中绝缘陶瓷凸台结构的透视图；
图4为实施例1中绝缘陶瓷套筒的结构示意图；
图5为实施例1中放电室底板的结构示意图；
图6为实施例2的微型离子推力器放电室防沉积的结构的示意图；
图7为实施例2中绝缘陶瓷凸台结构一个视角的透视图；
图8为实施例2中绝缘陶瓷凸台结构另一个视角的透视图；
图9为实施例3的微型离子推力器放电室防沉积的结构的示意图；
图10为实施例3中第一绝缘陶瓷片和第二绝缘陶瓷片的大小对比关系示意图；
附图标记说明：100-微型离子推力器放电室防沉积的结构；1-放电室底板；2-阳极；3-绝缘陶瓷凸台结构；4-螺栓；5-绝缘陶瓷套筒；6-螺母；7-第一空隙；8-第二空隙；31-阶梯面；32-凸台面；33-第一通孔；34-环形槽；35-筒体；36-第一绝缘陶瓷片；37-第二绝缘陶瓷片；51-套筒本体；52-法兰端面。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种微型离子推力器放电室防沉积的结构，用于避免主阴极与阳极短路。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1、
如图1-5所示，本实施例提供一种微型离子推力器放电室防沉积的结构100，包括微型离子推力器的放电室，放电室包括放电室底板1、主阴极和阳极2，还包括绝缘陶瓷套筒5、绝缘陶瓷凸台结构3和紧固件。
其中，绝缘陶瓷套筒5包括套筒本体51和法兰端面52，套筒本体51穿过放电室底板1中部的通孔，套筒本体51供主阴极穿过，法兰端面52与放电室底板1朝外的一侧(即朝向放电室外的一侧)贴合。绝缘陶瓷凸台结构3具有阶梯面31和凸台面32，阶梯面31与凸台面32位于绝缘陶瓷凸台结构朝向放电室底板1的一侧，凸台面32与放电室底板1朝内的一侧(即朝向放电室内的一侧)贴合，阶梯面31与放电室底板1之间形成第一空隙7。绝缘陶瓷凸台结构3的中部设有供主阴极穿过的第一通孔33，第一通孔33的内壁与套筒本体51的外壁贴合，防止溅射金属颗粒经第一通孔33的内壁与套筒本体51的外壁之间的间隙扩散至放电室底板1的表面。绝缘陶瓷凸台结构3的外缘与阳极2之间留有间隙，以防止绝缘陶瓷凸台结构3上的沉积物将主阴极和阳极2导通引起短路。紧固件用于使绝缘陶瓷套筒5和绝缘陶瓷凸台结构3夹紧放电室底板1，紧固件穿过法兰端面52、放电室底板1和凸台面32。紧固件与放电室底板1之间留有间隙，以防止绝缘陶瓷凸台结构3上的沉积物通过螺栓4将主阴极和放电室底板1导通引起短路。
微型离子推力器工作时，溅射金属颗粒向放电室底部扩散，被陶瓷凸台结构阻挡，并沉积在陶瓷凸台结构远离放电室底板1的一侧，而陶瓷凸台结构面向放电室底板1的一侧没有沉积，从而通过设置第一空隙7的方式破坏了溅射金属颗粒沉积层的连续性，保证陶瓷板的绝缘性，进而保证了放电室主阴极和阳极2之间的绝缘性。
本实施例中，紧固件包括螺栓4和螺母6，法兰端面52、凸台面32和放电室底板1均设有供螺栓4穿过的安装孔。放电室底板1上的安装孔直径同时小于法兰端面52及凸台面32上的安装孔的直径，以防止绝缘陶瓷凸台结构3上的沉积物通过螺栓4将主阴极和放电室底板1导通引起短路。根据实际需要的不同，本领域技术人员也可以选择其它类型的紧固件，例如将螺栓4替换为双头螺柱，只要能够实现紧固功能即可。
紧固件优选为多组，多组紧固件优选为以放电室底板1的轴线为中心呈圆周阵列分布。本实施例中紧固件为四组，本领域技术人员也可根据实际需要的不同选择三组等其它数量的紧固件。
进一步的，本实施例中绝缘陶瓷凸台结构3的阶梯面31上设有环形槽34，以增加主阴极和阳极2短路时溅射金属颗粒沉积层需在绝缘陶瓷凸台结构3上覆盖的面积，从而更大程度上避免短路的情况发生。环形槽34优选为设置多个且与绝缘陶瓷凸台结构3同心。
实施例2、
如图6-8所示，本实施例提供一种微型离子推力器放电室防沉积的结构100，其与实施例1中的结构大致相同，区别之处在于：
绝缘陶瓷凸台结构3具有筒体35，筒体35位于绝缘陶瓷凸台结构3的远离放电室底板1的一端，第一通孔33位于筒体35内侧。通过具有一定高度的筒体35对溅射金属颗粒进行阻挡，防止溅射金属颗粒越过筒体35后进入第一空隙7，同时增加主阴极和阳极2短路时溅射金属颗粒沉积层需在绝缘陶瓷凸台结构3上覆盖的面积，从而更大程度上避免短路的情况发生。筒体35优选为圆筒且与绝缘陶瓷凸台结构3同心。
实施例3、
绝缘陶瓷凸台结构3可以是一体式结构，也可以是组合式结构。如图9-10所示，本实施例提供一种微型离子推力器放电室防沉积的结构100，其与实施例1中的结构大致相同，区别之处在于：
绝缘陶瓷凸台结构3为组合式结构，由第一绝缘陶瓷片36和第二绝缘陶瓷片37叠放而成，第一绝缘陶瓷片36的轮廓尺寸大于第二绝缘陶瓷片37，紧固件同时穿过第一绝缘陶瓷片36和第二绝缘陶瓷片37。放电室底板1朝内的一侧与第二绝缘陶瓷片37贴合，使第一绝缘陶瓷片36与放电室底板1之间形成第一空隙7。第一绝缘陶瓷片36优选为多个，相邻的两个第一绝缘陶瓷片36之间至少有一个第二绝缘陶瓷片37，使相邻的两个第一绝缘陶瓷片36之间形成第二空隙8。本实施例中，第一绝缘陶瓷片36与第二绝缘陶瓷片37交替层叠设置。通过增设第二空隙8，进一步破坏了溅射金属颗粒沉积层的连续性，保证陶瓷板的绝缘性，进而保证了放电室主阴极和阳极2之间的绝缘性。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种微型离子推力器放电室防沉积的结构，包括微型离子推力器的放电室，所述放电室包括放电室底板、主阴极和阳极，其特征在于，还包括：
绝缘陶瓷套筒，所述绝缘陶瓷套筒包括套筒本体和法兰端面，所述套筒本体穿过所述放电室底板中部的通孔，所述套筒本体供所述主阴极穿过，所述法兰端面与所述放电室底板朝外的一侧贴合；
绝缘陶瓷凸台结构，所述绝缘陶瓷凸台结构具有阶梯面和凸台面，所述阶梯面与所述凸台面位于所述绝缘陶瓷凸台结构朝向所述放电室底板的一侧，所述凸台面与所述放电室底板朝内的一侧贴合，所述阶梯面与所述放电室底板之间形成第一空隙，所述绝缘陶瓷凸台结构的中部设有供主阴极穿过的第一通孔，所述第一通孔的内壁与所述套筒本体的外壁贴合，所述绝缘陶瓷凸台结构的外缘与所述阳极之间留有间隙；
用于使所述绝缘陶瓷套筒和所述绝缘陶瓷凸台结构夹紧所述放电室底板的紧固件，所述紧固件穿过所述法兰端面、所述放电室底板和所述凸台面，所述紧固件与所述放电室底板之间留有间隙。
2.根据权利要求1所述的微型离子推力器放电室防沉积的结构，其特征在于，所述绝缘陶瓷凸台结构的阶梯面上设有环形槽。
3.根据权利要求2所述的微型离子推力器放电室防沉积的结构，其特征在于，所述环形槽为多个且与所述绝缘陶瓷凸台结构同心。
4.根据权利要求1所述的微型离子推力器放电室防沉积的结构，其特征在于，所述绝缘陶瓷凸台结构具有筒体，所述筒体位于所述绝缘陶瓷凸台结构的远离所述放电室底板的一端，所述第一通孔位于所述筒体内侧。
5.根据权利要求4所述的微型离子推力器放电室防沉积的结构，其特征在于，所述筒体为圆筒且与所述绝缘陶瓷凸台结构同心。
6.根据权利要求1所述的微型离子推力器放电室防沉积的结构，其特征在于，所述绝缘陶瓷凸台结构由第一绝缘陶瓷片和第二绝缘陶瓷片叠放而成，所述第一绝缘陶瓷片在所述放电室底板的投影面积大于所述第二绝缘陶瓷片在所述放电室底板的投影面积，所述放电室底板朝内的一侧与所述第二绝缘陶瓷片贴合，使所述第一绝缘陶瓷片与所述放电室底板之间形成所述第一空隙。
7.根据权利要求6所述的微型离子推力器放电室防沉积的结构，其特征在于，所述第一绝缘陶瓷片为多个，相邻的两个所述第一绝缘陶瓷片之间至少有一个所述第二绝缘陶瓷片，使相邻的两个所述第一绝缘陶瓷片之间形成第二空隙。
8.根据权利要求7所述的微型离子推力器放电室防沉积的结构，其特征在于，所述第一绝缘陶瓷片与所述第二绝缘陶瓷片交替层叠设置。
9.根据权利要求1所述的微型离子推力器放电室防沉积的结构，其特征在于，所述紧固件包括螺栓和螺母，所述法兰端面、所述凸台面和所述放电室底板均设有供所述螺栓穿过的安装孔，所述放电室底板上的所述安装孔直径同时小于所述法兰端面及所述凸台面上的所述安装孔的直径。
10.根据权利要求9所述的微型离子推力器放电室防沉积的结构，其特征在于，所述紧固件为多组，多组所述紧固件以所述放电室底板的轴线为中心呈圆周阵列分布。
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