一种电子发射源的制作方法

本发明属于空间飞行器推进的技术领域。更具体地，本发明涉及一种电子发射源。

背景技术：

离子推进器，又称离子发动机，为空间电推进技术的一种，具有比冲高、效率高、推力小的特点，广泛用于空间推进，如航天器姿态调整控制、位置保持、轨道机动和星际飞行等。其原理是将气态工质电离，并在强电场作用下将正离子加速喷出，通过反作用力推动卫星进行姿态调整或轨道转移任务。与传统的化学推进器相比，离子推进器需要的工质质量小，是已经实用化的推进技术中最适合长距离航行的。

离子推进器在工作过程中，将带正电荷的离子发射出去，获得反作用力，推动卫星运行。由于卫星在太空处于孤立绝缘状态，卫星本身由于正电荷发射出去，卫星表面正负电荷失去平衡，负电荷将在卫星表面积累，负电荷越积越多，卫星将处于一个负电场状态，正离子电荷将受到负电场影响，将无法正常发射。

这时需要一个电子发射源，将卫星表面的负电荷发射出去，中和正离子，使卫星处于正负电荷平衡状态。

技术实现要素：

本发明提供一种电子发射源，其目的是使航天飞行器保持正负电荷平衡状态。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

本发明的电子发射源设置阴极、栅极、阳极、反射板；所述的阴极设置在反射板与阳极之间。

所述的栅极设置在阴极与阳极之间。

所述的阴极为金属阴极，材料为钨丝或钍钨丝。

所述的阴极的金属材料的表面覆膜，其覆膜材料为c。

所述的阴极的表面c膜通过有机物质，在高温下分解附着在钨丝或钍钨丝的表面；所述的有机物质为甲烷、乙烷。

所述的阴极的表面c膜厚度为钨丝或钍钨丝直径的％；

所述的阴极形状为直线或螺旋状。

所述的阳极上面设有电子通过的槽或孔。

所述的栅极电位与阴极相同；所述的栅极上设有与阳极的孔或槽相对的孔或槽，电子通过栅极的孔或槽、阳极的孔或槽发射出去。

本发明的另一个技术方案：

一种电子发射源设置阴极阳极、反射板；所述的阴极设置在反射板与阳极之间。

本技术方案的其它要求与第一技术方案相同。

本发明采用上述技术方案，用于离子推进器中，发射电子，中和正离子，将航天飞行器表面的负电荷发射出去，中和正离子，使航天飞行器处于正负电荷平衡状态。

附图说明

附图所示内容及图中的标记简要说明如下：

图1为本发明的钍钨丝阴极结构示意图；

图2为本发明的阳极结构示意图；

图3为本发明的栅极结构示意图；

图4为本发明的反射板结构示意图；

图5为图4所示结构的左视图；

图6为本发明的电子源结构示意图；

图7为本发明的电子源电极接线示意图。

图中标记为：

1、栅极，2、阳极，3、接地线，4、阳极电源，5、阴极电源，6、反射板，7、阴极。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

如图6所示本发明的结构，为一种电子发射源，适用于卫星离子推进器中作为电子发射源。

为了实现使航天飞行器保持正负电荷平衡状态的发明目的，本发明采取的技术方案为：

如图1至图7所示，本发明的电子发射源设置阴极7、栅极1、阳极2、反射板6；所述的阴极7设置在反射板6与阳极2之间。

本发明电子发射源还包括绝缘陶瓷等。

本发明的电子发射源，用于离子推进器中，发射电子，中和正离子，使卫星保持正负电荷平衡状态。

其中，所述的栅极1设置在阴极7与阳极2之间。

所述的阴极7为金属阴极，材料为钨丝或钍钨丝。

所述的阴极7的金属材料的表面覆膜，其覆膜材料为c(表面覆碳膜)。

所述的阴极7的表面c膜通过有机物质，在高温下分解附着在钨丝或钍钨丝的表面；所述的有机物质为甲烷、乙烷。

所述的阴极7的表面c膜厚度为钨丝或钍钨丝直径的10％；

所述的阴极7形状为直线或螺旋状。

图1为钍钨丝阴极，绕制成螺旋状，也可以用直线型，表面通过高温分解有机气体(如甲烷、乙烷等)覆一层碳膜，碳膜厚度约为钍钨丝直径的10％。

阴极丝直径、长短、工作温度、阳极电压，阴阳极距离等因素共同决定了阴极发射电流大小。设计时，应根据所需的电流大小、工作电压、体积、重量等要求，综合考虑，选择合适的阴极、阳极、阴阳极距离、阴极工作温度、阳极电压等参数。

所述的阳极2上面设有电子通过的槽或孔。

阳极2装在阴极7前，上面设有电子通过的槽或孔。工作时钨丝阴极通电，温度约为1800℃，阳极2加正电压，在高温和电场共同作用下，阴极7发射电子，通过阳极2槽或孔发射出去。

图2为阳极示意图。阳极采用耐高温的金属制作，开有多个孔(或槽)，作为电子通道。

为防止电子束打在阳极2上，阴极7、阳极2之间可以装一栅极1，栅极1的电位与阴极7相同。

栅极1上开有与阳极孔(槽)相对的孔(槽)，电子通过栅极孔(槽)、阳极孔(槽)发射出去。

图3为栅极示意图。栅极采用耐高温的金属制作，与阳极对应，开有多个孔(或槽)，作为电子通道。

阳极2、反射板6、栅极1的材料由耐高温的金属(如钨、钼等)制作。

图4为反射板示意图：

反射板6装在阴极7的后面，将高温阴极7辐射的热量反射回阴极7，同时，防止阴极7向后发射电子。

图5为电子源结构示意图，从左到右依次为反射板，阴极，栅极、阳极。

图6为电子源电极接线示意图。反射板与阴极一端相连、栅极与阴极另一端相连，钍钨丝阴极两端接一电源，使钍钨丝工作在1800℃左右，阳极与阴极之间加正电压，使阴极发射电子从阳极孔(或槽)发射出去。一般情况，阳极接地(零电位)，阴极接负电位，如图六所示。也可以阴极接地(零电位)，阳极接正电位。

本发明的另一个技术方案：

一种电子发射源设置阴极7阳极2、反射板6；所述的阴极7设置在反射板6与阳极2之间。

当阴极7发射电流小，阳极2截获电流不大时，也可以不装栅极。不装栅极时，部分电子被阳极2截获，在电子的轰击下，阳极2温度升高，要保证阳极2温度，在阳极2材料可以承受的范围内。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种电子发射源，设置阴极(7)、栅极(1)、阳极(2)、反射板(6)；所述的阴极(7)设置在反射板(6)与阳极(2)之间。采用上述技术方案，用于离子推进器中，发射电子，中和正离子，将航天飞行器表面的负电荷发射出去，中和正离子，使航天飞行器处于正负电荷平衡状态。

技术研发人员：沈旭东;赵艳珩;王鹏康;俞畅
受保护的技术使用者：安徽华东光电技术研究所有限公司
技术研发日：2018.12.20
技术公布日：2019.04.26