空心阴极的热屏蔽组件的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种空心阴极的热屏蔽组件，其中空心阴极包括：阴极管和发射体，所述热屏蔽组件包括热屏蔽片和止挡环；所述热屏蔽片和所述止挡环，同轴的套设在所述阴极管中，所述热屏蔽片至少有两个，且每两个相邻所述热屏蔽片之间由所述止挡环间隔。多层热屏蔽片可以阻断发射体轴向辐射传热，相邻两层热屏蔽片之间安装止挡环，有效降低热屏蔽片之间热接触，热传导损失小，保证工质气体气流畅通，解决发射体氧化问题，并具有更高的热阻效果，延长空心阴极发射体寿命，提高空心阴极效率。
【专利说明】空心阴极的热屏蔽组件
【技术领域】
[0001]本发明涉及属于航天空间电推进技术、低温真空电子等离子【技术领域】，尤其涉及一种空心阴极的热屏蔽组件。
【背景技术】
[0002]空心阴极是氙离子推力器、霍尔推力器或其他等离子源的关键组成部分。在空心阴极工作过程，依赖惰性工质气体形成自持气体放电产生的热量来维持发射体的温度(1300K以上)，使发射体才能具备发射电子的能力。因此，空心阴极工作过程中，必须持续供应氧化性气体含量尽量可能低的高纯度惰性工质气体，否则，氧化性杂质气体可能会在高温下与发射体相互作用，引起发射体中毒，发射体过度蒸发，使发射体寿命显著降低，同时，空心阴极应该采用较好的热屏蔽组件，以减少发射体向周围环境散热，提高空心阴极效率、降低功耗。
[0003]现有空心阴极中，达到发射体表面的工质气体纯度，依赖气源纯度保证，通常要求气源中氧化性气体杂质含量极低，使气源的成本显著上升，另外在一些空心阴极中，使用单独的净化装置，来净化氧化性气体。此外，现有空心阴极仅采用了径向热屏蔽，抑制发射体圆周方向散热，对发射体轴向散热并未进行屏蔽，使轴向散热未得到抑制，影响空心阴极效率提闻。
【发明内容】
[0004]在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
[0005]本发明提供一种空心阴极的热屏蔽组件，能够减少发射体向周围环境散热，以提高空心阴极效率、降低功耗。
[0006]为了实现上述目的，本发明提供了一种空心阴极的热屏蔽组件，其中空心阴极包括:阴极管和发射体，所述热屏蔽组件包括热屏蔽片和止挡环；所述热屏蔽片和所述止挡环，同轴的套设在所述阴极管中，所述热屏蔽片至少有两个，且每两个相邻所述热屏蔽片之间由所述止挡环间隔。
[0007]相比于现有技术，本发明空心阴极的热屏蔽组件，至少有两个热屏蔽片，并且每个热屏蔽片之间由止挡环间隔，这种多层热屏蔽片可以阻断发射体轴向辐射传热，相邻两层热屏蔽片之间安装止挡环，可以有效降低热屏蔽片之间热接触，保证传热传导损失小，同时保证工质气体气流畅通，因此本发明结构能有效解决发射体氧化问题，并且具有更高的热阻效果，从而提高空心阴极热效率，延长空心阴极发射体寿命。
【专利附图】
【附图说明】[0008]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，下面将对实施例或现有技术描述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。
[0009]图1为本发明空心阴极的热屏蔽组件的示意图。
[0010]附图标记:
[0011]1-阴极管；2_发射体；3-热屏蔽片；4-止挡环。
【具体实施方式】
[0012]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的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。
[0013]在本发明以下各实施例中，实施例的序号和/或先后顺序仅仅便于描述，不代表实施例的优劣。对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
[0014]本发明提供一种空心阴极的热屏蔽组件，其中空心阴极包括阴极管1、发射体2以及热屏蔽组件，热屏蔽组件包括热屏蔽片3和止挡环4组成，上述热屏蔽片3和止挡环4同轴套设在阴极管I中，这里同轴是指热屏蔽片3、止挡环4和阴极管I三者都同轴。上述热屏蔽片3至少有两个，且每两个相邻的热屏蔽片3之间由止挡环4间隔。
[0015]多层热屏蔽片3可以阻断发射体2轴向辐射传热，相邻两层热屏蔽片3之间安装止挡环4，可以有效降低热屏蔽片3之间热接触，保证传热传导损失小，沿轴向的热量损失可减少约30%，同时保证工质气体气流畅通，因此本发明结构能有效解决发射体2氧化问题，并且具有更高的热阻效果，提高空心阴极热效率，从而延长空心阴极发射体2寿命。
[0016]上述热屏蔽片和止挡环中，至少一个由氧化气体吸附材料加工而成。当然也可以是二者都是氧化气体吸附材料。上述热屏蔽片3和止挡环4为氧化气体吸附材料，能够防止或降低氧化性杂质气体在高温下与发射体2相互作用，引起发射体2中毒，发射体2过度蒸发，以提高发射体2寿命。
[0017]在一种可选的实施方式中，上述氧化气体吸附材料为钽，即上述热屏蔽片3和止挡环4为钽材料制成。利用钽材质在高温条件下(700K以上)能够吸收氧化性气体的特点、纯化空心阴极工质气体。
[0018]上述热屏蔽片3可选的为10个，止挡环4为9个，每两个热屏蔽片3之间都间隔设置一个止挡环4，并且，可以理解，整个热评屏蔽组件的两端均为热屏蔽片3。当然也可以理解热屏蔽片3与止挡环4组成层状结构。
[0019]可选的，热屏蔽片3的轴向方向上，每个热屏蔽片形成有通气孔，将相邻的两个热屏蔽片上的通气孔沿轴向方向做正投影，通气孔的正投影相离；并且，以热屏蔽片在止挡环内环环绕的区域为第一区域，通气孔至少部分形成于第一区域内。也可以理解为，沿上述热屏蔽片3的轴向方向看热屏蔽片3,最外一层的热屏蔽片3 (这里的最外一层是指在该轴向方向上，能看到的第一个热屏蔽片3)上有一个通气孔，并且这个通气孔没有完全被止挡环4遮挡，即透过该通气孔能够看到在该方向上下一个热屏蔽片3。当然，下一个热屏蔽片3上也有通气孔，但是在轴向方向上看，每个热屏蔽片3上的通气孔，至少不会和与他相邻的热屏蔽片3上的通气孔有重叠的部分。或者可以理解为，以热屏蔽片3轴向方向为基准方向，将相邻的两个热屏蔽片3沿基准方向做正投影，在该投影上，两个通气孔相离。可以理解，通气孔在热屏蔽片3上的分布方式有很多种，但是其功能都是保证每个热屏蔽片3组合后能形成光学屏蔽，即保证有效阻隔热辐射损失。应该理解，热量能以光的形式传递，光学屏蔽能够防止热能的损失，这种以光的形式传递的热能，可以理解为热辐射的一种。
[0020]为了保证热屏蔽片3和止挡环4装入阴极管I后能够定位，而不会从阴极管I的另一端滑出(掉落)，在阴极管I中形成定位凸起，用来对热屏蔽片3定位(因为止挡环4在两个热屏蔽片3之间，只要定位住一个热屏蔽片3，止挡环4就会相应被定位)。可选的在阴极管I中形成一个台阶面，该台阶面对热屏蔽片3定位。
[0021]热屏蔽组件中的热屏蔽片3和止挡环4依次间隔放入阴极管I中，由定位凸起定位后，再将发射体2套设在阴极管I中，且发射体2 —端抵挡热屏蔽片3。以热屏蔽组件有两个热屏蔽片3和一个止挡环4为例，将第一热屏蔽片3放入阴极管1，并由定位凸起定位，然后放入止挡环4，再放入第二热屏蔽片3，然后放入发射体2，并且发射体2抵挡第二热屏蔽片3。S卩，由多个热屏蔽片3和间隔在相邻的两个热屏蔽片3之间的止挡环4所组成的热屏蔽组件，被定位凸起和发射体2共同定位于阴极管I中。
[0022]可选地，上述发射体2套设于阴极管I中之后，与阴极管I焊接。当然这只是可选的方式，其它连接方式而已可以用于本发明。
[0023]下面详细描述以上零件尺寸:热屏蔽片3厚度为0.05-0.2mm、直径与发射体2直径相同；止挡环4厚度为0.15-0.25mm、外径与发射体2直径相同、内径比外径小0.5-0.7mm ;通气孔直径0.5_lmm、通气孔距热屏蔽片3边缘为l_2mm。从此也可以知晓，止挡环4和热屏蔽片3直径相同，他们同轴设置时，通气孔距热屏蔽片3边缘的距离大于止挡环4外径与内径的差，从此也可以看出，在轴向方向上，通气孔不会被止挡环4遮挡。
[0024]在一种可选的是实例中，上述零件的尺寸为热屏蔽片3厚度为0.1_、直径与发射体2直径相同；止挡环4厚度为0.2mm、外径与发射体2直径相同、内径比外径小0.6mm ;通气孔直径0.8_、通气孔距所述热屏蔽片3边缘为1.5_。
[0025]当然，上述零件尺寸，只是可选的实施方式，并不用于限制本发明。
[0026]最后应说明的是:虽然以上已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本发明的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。
【权利要求】
1.一种空心阴极的热屏蔽组件，其中空心阴极包括:阴极管和发射体，其特征在于， 所述热屏蔽组件包括热屏蔽片和止挡环； 所述热屏蔽片和所述止挡环，同轴的套设在所述阴极管中，所述热屏蔽片至少有两个，且每两个相邻所述热屏蔽片之间由所述止挡环间隔。
2.根据权利要求1所述的空心阴极的热屏蔽组件，其特征在于， 至少所述热屏蔽片和所述止挡环之一由氧化气体吸附材料加工而成。
3.根据权利要求2所述的空心阴极的热屏蔽组件，其特征在于， 所述氧化气体吸附材料为钽。
4.根据权利要求1所述的空心阴极的热屏蔽组件，其特征在于， 在所述热屏蔽片的轴向方向上，每个所述热屏蔽片形成有通气孔，将相邻的两个热屏蔽片上的通气孔沿所述轴向方向做正投影，所述通气孔的所述正投影彼此相离； 并且，以热屏蔽片在所述止挡环内环环绕的区域为第一区域，所述通气孔至少部分形成于所述第一区域内。
5.根据权利要求1所述的空心阴极的热屏蔽组件，其特征在于， 所述阴极管中形成有定位凸起，止挡所述热屏蔽片。
6.根据权利要求1所述的空心阴极的热屏蔽组件，其特征在于， 所述发射体套设在所述阴极管中，且所述发射体一端抵挡所述热屏蔽片。
7.根据权利要求6所述的空心阴极的热屏蔽组件，其特征在于， 所述发射体套设于所述阴极管中之后，与所述阴极管焊接。
8.根据权利要求1-7任一项所述的空心阴极的热屏蔽组件，其特征在于， 所述热屏蔽片厚度为0.05-0.2mm、直径与所述发射体直径相同。
9.根据权利要求1-7任一项所述的空心阴极的热屏蔽组件，其特征在于， 所述止挡环厚度为0.15-0.25mm、外径与所述发射体直径相同、内径比所述外径小0.5-0.7mm。
10.根据权利要求4所述的空心阴极的热屏蔽组件，其特征在于， 所述通气孔直径0.5-1_、所述通气孔距所述热屏蔽片边缘1-2_。
【文档编号】H01J1/88GK103762134SQ201310704033
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2013年12月19日
【发明者】郭宁, 杨威, 贾艳辉, 李丁丁, 唐福俊 申请人:兰州空间技术物理研究所