CN114135456A - 一种微小型离子推力器多孔栅极的定位装置及方法 - Google Patents

一种微小型离子推力器多孔栅极的定位装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114135456A
CN114135456A CN202111408723.1A CN202111408723A CN114135456A CN 114135456 A CN114135456 A CN 114135456A CN 202111408723 A CN202111408723 A CN 202111408723A CN 114135456 A CN114135456 A CN 114135456A
Authority
CN
China
Prior art keywords
positioning
grid
micro
ion thruster
positioning device
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.)
Pending
Application number
CN202111408723.1A
Other languages
English (en)
Inventor
王伟宗
许银龙
刘伟
王海波
付宸聪
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.)
Beihang University
Original Assignee
Beihang University
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 Beihang University filed Critical Beihang University
Priority to CN202111408723.1A priority Critical patent/CN114135456A/zh
Publication of CN114135456A publication Critical patent/CN114135456A/zh
Pending legal-status Critical Current

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
    • F03H1/0087—Electro-dynamic thrusters, e.g. pulsed plasma thrusters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J27/00—Ion beam tubes
    • H01J27/02—Ion sources; Ion guns
    • H01J27/022—Details

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)

Abstract

本发明提出一种微小型离子推力器多孔栅极的定位装置及方法，该装置包括加速栅、栅间绝缘件、屏栅，还包括设有三个定位件的基座，所述加速栅、栅间绝缘件、屏栅上均设有与三个定位件匹配的定位槽。本发明的定位装置及方法对于定位槽和定位结构的加工精度要求低，定位结构可拆卸，降低惰性质量，采用非过盈配合，保证结构工作强度的同时降低了装配、拆卸难度。

Description

一种微小型离子推力器多孔栅极的定位装置及方法
技术领域
本发明涉及空间电推进领域，尤其涉及一种微小型离子推力器多孔栅极的定位装置及方法。
背景技术
空间电推进系统通过电离、加速等离子体从而产生推力。离子推力器是目前使用最为广泛的空间电推力器类型之一，具备比冲高、效率高等优势，因此被广泛应用于深空探测、卫星平台姿台、轨道控制等任务中。
离子推力器和离子源主要由放电室和离子光学系统组成。其中电离室是形状为圆柱、锥形或二者结合的腔体，而离子光学系统由至少两个栅极组成(目前普遍使用双栅极系统)，双栅极系统包括屏栅、加速栅和栅间绝缘件，屏栅与加速栅上均开有一定数量，且相互对应的小孔。屏栅位于离子光学系统上游，与电离室内的等离子体直接接触；加速栅位于下游；栅间绝缘件位于屏栅与加速栅之间，将双栅分隔并形成一定的栅间距，工作时，离子通过屏栅和加速栅极的小孔加速引出，因此两片栅极之间的定位和对准对离子推力器能否正常工作起到决定性作用。
对于微小型直流离子推力器(栅极口径<10cm)，现有的定位方法一般是在两个栅极和绝缘部件上加工对应的定位孔，通过定位销来进行孔间的定位和对准。这种方法对定位孔和定位销的加工精度要求非常高，增加了栅极系统的加工难度和加工成本，进而影响离子推力器大范围商业化；并且要求定位孔和定位销的装配方式必须是过盈配合，使得栅极系统在定位销定位时内部可能会产生残余应力，降低栅极系统的可靠性和使用寿命；不能同时兼顾定位精度和便利性。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提出一种微小型离子推力器多孔栅极的定位装置及方法，该装置区别于现有的定位孔式定位结构，对于定位槽和定位结构的加工精度要求低，定位结构可拆卸，降低惰性质量，采用非过盈配合，保证结构工作强度的同时降低了装配、拆卸难度。
本发明的技术方案具体如下：
一种微小型离子推力器多孔栅极的定位装置，包括加速栅1、栅间绝缘件2、屏栅3，设有三个定位件401的基座4，所述加速栅1、栅间绝缘件2、屏栅3上均设有与三个定位件401匹配的定位槽101、201、301。
优选的，所述三个定位件401在基座4上等间隔设置。
优选的，所述定位槽101、201、301为U形槽。
优选的，所述定位件401凸出基座表面。
优选的，所述定位件401与基座4可拆卸的连接。
优选的，所述定位件401为螺柱。
优选的，所述定位件401为圆柱体或长方体。
优选的，所述定位槽101、201、301的宽度比定位件401直径大0.5-1.5mm。
优选的，定位件401的高度大于加速栅1、栅间绝缘件2和屏栅3高度之和。
一种使用上述定位装置的微小型离子推力器多孔栅极定位方法，包括：将屏栅、栅间绝缘件、加速栅依次安装在基座上，三者在安装时，均首先将第一定位槽的定位边与定位件接触，同时另外两个定位件均可在对应的定位槽中移动；之后在保证第一定位槽定位边与定位件接触的同时，令第二定位槽的定位边与定位件接触，此时第三定位槽中的定位件可移动；最后将第三定位槽的定位边与定位件接触，由此完成定位。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.本发明的定位装置对于定位件和栅极系统定位槽的加工精度要求低，降低了加工成本。
2.本发明的定位装置在装配结束后栅极系统中不存在残余应力，保证了栅极系统的工作强度和可靠性。
3.本发明的定位装置装配、拆卸过程简单易行，可以保证栅极系统在装配、拆卸过程中不受损坏，可以满足大规模生产的要求。
4.本发明的定位装置在装配完成后可拆卸下来，减小整体结构的惰性质量，可以提高航天器的有效载荷。
附图说明
图1为本发明定位装置的整体结构示意图；
图2为本发明定位装置的整体结构俯视图；
图3为本发明定位装置的结构爆炸示意图；
图4为本发明定位装置的加速栅；
图5为本发明定位装置的栅间绝缘件；
图6为本发明定位装置的屏栅；
图7为本发明定位装置的基座；
图8为本发明定位装置的定位原理图；
其中，1-加速栅，2-栅间绝缘件，3-屏栅，4-基座，101、201、301-定位槽，102-加速栅孔，302-屏栅孔，401-定位件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是作为例示，并非用于限制本发明。
如图1-7所示，本发明的微小型离子推力器多孔栅极的定位装置为三定位槽式，主要由加速栅1、栅间绝缘件2、屏栅3、基座4组成。定位结构由基座4和三个定位件401组成，栅极结构由屏栅3、珊间绝缘件2、加速栅1组成，栅极结构和定位结构贴合安装，栅极结构和定位结构共同组成了三定位槽式的栅极系统。
如图8所示，本发明的定位装置通过3个定位件401和栅极系统上的3个定位槽101、201、301同时接触来实现定位。3个定位件401形成了一个三角形DEF，而三个定位槽101、201、301的定位边(如都取靠左的边)形成了三条两两相交的射线AC、CB、BA，而对于一个确定的三角形，使得其三个顶点分别在三条两两相交的射线上的位置有且只有一种，从而确保当三个定位槽的定位边同时和三个定位件401接触时，栅极系统的位置被唯一确定，因此每个对应的加速栅孔102和屏栅孔302都实现了轴向上的同心，即实现了栅极系统的定位。
在一些实施例中，加速栅1和屏栅3由金属制成，优选为钼，栅间绝缘件2和基座4由陶瓷制成，优选为氧化铝陶瓷。
在一些实施例中，定位槽采用U形槽的方式，定位件401为圆柱体或长方体。
在一些实施例中，优选采用长方体的定位件401，从而增大了定位槽和定位件之间的接触面积，可以获得更好的定位效果。
在一些实施例中，以螺柱作为定位件401，在基座4上打螺纹孔以实现定位件和基座4的连接，在完成装配后将螺柱取下以减小惰性质量。
本发明的定位装置对尺寸参数的适应性很强，整体直径在50-100mm之间，屏栅、加速栅的厚度一般在0.3mm左右，栅间绝缘件的厚度一般在0.7-2mm之间，定位件的直径在1.6mm-3mm之间，定位槽的宽度一般比定位件直径大1mm左右，定位件的长度满足高于屏栅、加速栅和栅间绝缘件的厚度和即可。
具体的定位操作方法为：
当栅极系统装配时，按照屏栅3、栅间绝缘件2、加速栅1的装配顺序将其依次安装在基座4上，每个部件进行装配时，首先将第一定位槽的定位边与定位件接触，同时另外两个定位件均可在对应的定位槽中移动，部件有两个自由度；之后在保证第一定位槽定位边与定位件接触的同时，令第二定位槽的定位边与定位件接触，此时第三定位槽中的定位件可移动，部件有一个自由度；最后将第三定位槽的定位边与定位件接触，此时部件的自由度为零，部件的位置被完全且唯一确定。
以上所述之实施例仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出更多可能的变动和润饰，或修改均为本发明的等效实施例。故凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明之思路所作的等同等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种微小型离子推力器多孔栅极的定位装置，包括加速栅(1)、栅间绝缘件(2)、屏栅(3)，其特征在于，还包括设有三个定位件(401)的基座(4)，所述加速栅(1)、栅间绝缘件(2)、屏栅(3)上均设有与三个定位件(401)匹配的定位槽(101、201、301)。
2.根据利要求1所述的微小型离子推力器多孔栅极的定位装置，其特征在于，所述三个定位件(401)在基座(4)上等间隔设置。
3.根据利要求1所述的微小型离子推力器多孔栅极的定位装置，其特征在于，所述定位槽(101、201、301)为U形槽。
4.根据利要求1-3任一项所述的微小型离子推力器多孔栅极的定位装置，其特征在于，所述定位件(401)凸出基座表面。
5.根据利要求4所述的微小型离子推力器多孔栅极的定位装置，其特征在于，所述定位件(401)与基座(4)可拆卸的连接。
6.根据利要求4所述的微小型离子推力器多孔栅极的定位装置，其特征在于，所述定位件(401)为螺柱。
7.根据利要求4所述的微小型离子推力器多孔栅极的定位装置，其特征在于，所述定位件(401)为圆柱体或长方体。
8.根据利要求1所述的微小型离子推力器多孔栅极的定位装置，其特征在于，所述定位槽(101、201、301)的宽度比定位件(401)直径大0.5-1.5mm。
9.根据利要求1所述的微小型离子推力器多孔栅极的定位装置，其特征在于，定位件(401)的高度大于加速栅(1)、栅间绝缘件(2)和屏栅(3)高度之和。
10.一种使用权利要求1-9中任一项所述定位装置的微小型离子推力器多孔栅极定位方法，包括：将屏栅、栅间绝缘件、加速栅依次安装在基座上，三者在安装时，均首先将第一定位槽的定位边与定位件接触，同时另外两个定位件均可在对应的定位槽中移动；之后在保证第一定位槽定位边与定位件接触的同时，令第二定位槽的定位边与定位件接触，此时第三定位槽中的定位件可移动；最后将第三定位槽的定位边与定位件接触，由此完成定位。
CN202111408723.1A 2021-11-24 2021-11-24 一种微小型离子推力器多孔栅极的定位装置及方法 Pending CN114135456A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111408723.1A CN114135456A (zh) 2021-11-24 2021-11-24 一种微小型离子推力器多孔栅极的定位装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111408723.1A CN114135456A (zh) 2021-11-24 2021-11-24 一种微小型离子推力器多孔栅极的定位装置及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114135456A true CN114135456A (zh) 2022-03-04

Family

ID=80391547

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111408723.1A Pending CN114135456A (zh) 2021-11-24 2021-11-24 一种微小型离子推力器多孔栅极的定位装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114135456A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115091393A (zh) * 2022-07-21 2022-09-23 宁波晶创科技有限公司 一种便于离子枪钼片安装的定位结构

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63190228A (ja) * 1987-02-02 1988-08-05 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> イオンソ−ス装置用一枚グリツド部材
US20150022080A1 (en) * 2013-07-18 2015-01-22 Schlumberger Technology Corporation Cathode Assembly For Use In A Radiation Generator
US20150287567A1 (en) * 2012-12-19 2015-10-08 Canon Anelva Corporation Grid assembly and ion beam etching apparatus
CN106158565A (zh) * 2016-08-31 2016-11-23 北京埃德万斯离子束技术研究所股份有限公司 栅网及离子源
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
CN112117173A (zh) * 2020-09-07 2020-12-22 华东师范大学 一种高效制冷的多极杆冷阱系统
CN112696329A (zh) * 2020-12-14 2021-04-23 兰州空间技术物理研究所 一种离子推力器栅极绝缘连接结构及装配方法
CN113027717A (zh) * 2021-04-08 2021-06-25 内蒙动力机械研究所 一种基于碳纳米管微孔阵列电极的微推力器
CN113279930A (zh) * 2021-06-30 2021-08-20 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
CN113606103A (zh) * 2021-07-30 2021-11-05 哈尔滨工业大学 一种阶梯栅极、栅极结构、阶梯栅极参数确定方法及系统

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63190228A (ja) * 1987-02-02 1988-08-05 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> イオンソ−ス装置用一枚グリツド部材
US20150287567A1 (en) * 2012-12-19 2015-10-08 Canon Anelva Corporation Grid assembly and ion beam etching apparatus
US20150022080A1 (en) * 2013-07-18 2015-01-22 Schlumberger Technology Corporation Cathode Assembly For Use In A Radiation Generator
CN106158565A (zh) * 2016-08-31 2016-11-23 北京埃德万斯离子束技术研究所股份有限公司 栅网及离子源
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
CN112117173A (zh) * 2020-09-07 2020-12-22 华东师范大学 一种高效制冷的多极杆冷阱系统
CN112696329A (zh) * 2020-12-14 2021-04-23 兰州空间技术物理研究所 一种离子推力器栅极绝缘连接结构及装配方法
CN113027717A (zh) * 2021-04-08 2021-06-25 内蒙动力机械研究所 一种基于碳纳米管微孔阵列电极的微推力器
CN113279930A (zh) * 2021-06-30 2021-08-20 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
CN113606103A (zh) * 2021-07-30 2021-11-05 哈尔滨工业大学 一种阶梯栅极、栅极结构、阶梯栅极参数确定方法及系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115091393A (zh) * 2022-07-21 2022-09-23 宁波晶创科技有限公司 一种便于离子枪钼片安装的定位结构
CN115091393B (zh) * 2022-07-21 2024-03-01 宁波晶创科技有限公司 一种便于离子枪钼片安装的定位结构

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2270164C (en) Apparatus and method for improved assembly concentricity in a plasma arc torch
EP2372748B1 (en) Microengineered multipole rod assembly
US20150228467A1 (en) Ion Guide
CN114135456A (zh) 一种微小型离子推力器多孔栅极的定位装置及方法
CN110993474B (zh) 用于离子源的栅网装置
US5559327A (en) Ion filter and mass spectrometer using arcuate hyperbolic quadrapoles
JP3751644B2 (ja) イオン・フィルタ、特に質量分析計のためのイオン・フィルタ、及びその製造方法
CN112555113B (zh) 一种离子推力器栅极组件一体化绝缘结构
CN111140451B (zh) 一种热应力自适应栅极组件及其制作方法
US11629706B2 (en) Vacuum cathode arc-induced pulsed thruster
ES8703680A1 (es) Un dispositivo para montar un sistema integrado de canones electronicos para un tubo de imagen en calor del tipo &#34;en linea&#34;.
CN212646010U (zh) 一种可移动的喷枪自动检测机械手臂
CN218476129U (zh) 高压直流继电器的陶瓷组件的钎焊工装
MY114868A (en) Electron gun and method of assembling it
US3068548A (en) Method for installing electrodes
US20220199388A1 (en) Manufacturing method for an ion guide
CN113217318B (zh) 一种电喷雾推力器组件结构及其制备方法
CN220584287U (zh) 空心阴极放电测试的支架
JP2597601B2 (ja) イオンスラスタ
US20230059144A1 (en) Ion analyzer
CN110129747B (zh) 一种用于团簇束流源的电转向器
CN213172593U (zh) 转印滚轮的固定式成形系统及离子蚀刻设备
JPS57118339A (en) Assembling method for electron gun
CN114562436A (zh) 一种耐溅射污染的绝缘增强型栅极系统
CN1160281A (zh) 阴极射线管的电子枪和阴极组件的制造方法

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