一种材料抗电蚀及耐溅射性检测装置及检测方法与流程

本申请涉及航天器，尤其涉及一种材料抗电蚀及耐溅射性检测装置及检测方法。

背景技术：

1、电推进是指利用电场或磁场加速电离后的工质喷出产生推力的动力装置，已被广泛应用于航天器的各种推进任务，如航天器的姿态控制、轨道位置保持、轨道机动和星际飞行等。航天器对燃料消耗量非常敏感，比冲是喷气发动机评估燃料消耗的性能指标。比冲越高代表发动机的喷气速度越快，消耗同等质量的燃料能产生更大的推力或者获得更大的冲量。化学推进比冲达到340s后难以大幅提升，而电推进能够突破传统化学推进的比冲极限，可高达2000～5000s，是化学推进的10倍左右，且远未达其上限。因此应用电推进完成同样冲量任务所需的燃料质量会比化学推进少得多。电推进由于其比冲高、推力调节精度高等优势，在各类卫星、深空探测、高精度空间科学试验等航天领域中正日益发挥重要的作用，成为航天技术的前沿，受到各国的重视。真空电弧推力器是电推进中的一种，阳极材料的烧蚀损耗是真空电弧推力器失效形式的一种，因此需要一种能模拟真空放电过程，对比不同材料在真空电弧放电下抗电蚀能力及耐溅射性的方法。

2、现有技术的对比不同材料在真空电弧放电下抗电蚀能力及耐溅射性的方法，例如cn113466119a提出了材料耐离子溅射腐蚀能力测量评价方法，使用离子源或者电子枪对被测材料进行轰击，但对于真空电弧放电机理而言，阴阳极在击穿放电的瞬间，情况远比单纯的离子源或电子枪对材料表面进行轰击要复杂，因此不适用。

3、现有技术均采用离子源或电子枪轰击法，或将阴阳极集成为模块进行真空电弧测试。

4、针对真空电弧电极材料，离子源或电子枪轰击法无法模拟真空电弧放电过程，因此不适用于真空电弧电极材料的检测试验及评价抗电蚀耐溅射性。

5、将阴阳极集成为模块进行真空电弧测试的方法一般均需要较长的试验时间，而且由于阳极电极材料被包裹在模块中间，无法实时观测到材料试验状态。且集成模块的方式进行真空电弧测试的方法一致性较差，模块化后受到零部件加工精度差异及状态差异，不同的试验模块状态会存在较大的差异，不满足对照性试验的要求。进行真空电弧测试的方法阴阳极放电间隙无法改变，在进行真空电弧试验过程中，随着阴阳极的烧蚀，放电间距增加，放电状态发生改变，不满足对照性试验的要求。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种材料抗电蚀及耐溅射性检测装置及检测方法，用以在真空环境中模拟真空放电过程，实现对比不同材料的抗电蚀能力及耐溅射性。

2、本申请实施例提供一种材料抗电蚀及耐溅射性检测装置，包括：

3、平台框架1，包括至少两根垂直设置的支撑杆，所述支撑杆上设置有运动导轨，所述运动导轨通过转动副铰接到第一电极试验平台2，所述转动副对应设置有第一驱动组件，控制相应的第一驱动组件带动所述转动副实现调整第一电极试验平台2的位置；

4、第一电极试验平台2，包括安装座10，所述安装座10与各转动副铰接，所述安装座10上设置有第二驱动组件，所述第二驱动组件的输出端上连接有材料固定座18，所述材料固定座18用于为被测材料21提供安装接口，所述被测材料21作为第一电极，在所述第二驱动组件的驱动下做圆周运动；

5、第二电极试验平台3，包括底座，所述底座上设置有与接入所述被测材料21极性相反的第二电极。

6、可选的，所述平台框架1，包括三根垂直设置的支撑杆，所述运动导轨为直线轴承11；

7、所述第一驱动组件为第一压电陶瓷马达8或微米级直线电机，所述第一压电陶瓷马达8通过皮带传动机构9来带动所述转动副。

8、可选的，第二驱动组件为第二压电陶瓷马达12或微米级直线电机；

9、所述第二压电陶瓷马达12的输出端上还设置有第一主动轮17，所述安装座10上还设置有第二从动轮15，所述第二从动轮15受所述第一主动轮17驱动；

10、所述材料固定座18设置在所述第二从动轮15上，控制所述第二压电陶瓷马达12的输出实现利用所述第一主动轮17带动所述第二从动轮15，使得所述被测材料21基于所述第二从动轮15做环绕所述第二电极的圆周运动。

11、可选的，所述第二从动轮15通过轴承和端盖设置在所述安装座10上。

12、可选的，所述第二从动轮15与所述第一主动轮17之间为皮带驱动。

13、可选的，所述材料固定座18上设置有用于固定被测材料的锁紧组件。

14、可选的，第二电极试验平台3的底座上设置有接线孔。

15、本申请实施例还提出一种材料抗电蚀及耐溅射性检测方法，基于前述的材料抗电蚀及耐溅射性检测装置实现，包括

16、将阴极固定在材料抗电蚀及耐溅射性检测装置的第二电极试验平台的底座上，将被制备成所需形状的阳极安装在材料固定座上，在阳极以及阴极接入导线；

17、根据所需的放电间隙，调整第一电极试验平台，使得所述阳极与所述阴极之间满足所述放电间隙；

18、将整个材料抗电蚀及耐溅射性检测装置置入真空系统内，启动所述第二驱动组件，点火，完成检测。

19、可选的，将整个材料抗电蚀及耐溅射性检测装置置入真空系统之前还包括：

20、启动所述第二驱动组件，使得所述阳极相对于所述阴极转动，并试点火。

21、本申请实施例通过第一电极试验平台与第二电极试验平台可以将阳极和阴极分离，并控制放电间隙，可以在真空环境中模拟真空放电过程，实现对比不同材料的抗电蚀能力及耐溅射性。

22、上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

技术特征：

1.一种材料抗电蚀及耐溅射性检测装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的材料抗电蚀及耐溅射性检测装置，其特征在于，所述平台框架(1)，包括三根垂直设置的支撑杆，所述运动导轨为直线轴承(11)；

3.如权利要求1所述的材料抗电蚀及耐溅射性检测装置，其特征在于，第二驱动组件为第二压电陶瓷马达(12)或微米级直线电机；

4.如权利要求3所述的材料抗电蚀及耐溅射性检测装置，其特征在于，所述第二从动轮(15)通过轴承和端盖设置在所述安装座(10)上。

5.如权利要求3所述的材料抗电蚀及耐溅射性检测装置，其特征在于，所述第二从动轮(15)与所述第一主动轮(17)之间为皮带驱动。

6.如权利要求1所述的材料抗电蚀及耐溅射性检测装置，其特征在于，所述材料固定座(18)上设置有用于固定被测材料的锁紧组件。

7.如权利要求1所述的材料抗电蚀及耐溅射性检测装置，其特征在于，第二电极试验平台(3)的底座上设置有接线孔。

8.一种材料抗电蚀及耐溅射性检测方法，其特征在于，基于如权利要求1-7任一项所述的材料抗电蚀及耐溅射性检测装置实现，包括

9.如权利要求8所述的材料抗电蚀及耐溅射性检测方法，其特征在于，将整个材料抗电蚀及耐溅射性检测装置置入真空系统之前还包括：

技术总结
本申请公开了一种材料抗电蚀及耐溅射性检测装置及检测方法，包括：平台框架(1)，包括至少两根垂直设置的支撑杆，支撑杆上设置有运动导轨，运动导轨通过转动副铰接到第一电极试验平台(2)，转动副对应设置有第一驱动组件；第一电极试验平台(2)，包括安装座(10)，安装座(10)与各转动副铰接，其上设置有第二驱动组件，第二驱动组件的输出端上连接有材料固定座(18)，材料固定座(18)用于为被测材料(21)提供安装接口，被测材料(21)作为第一电极，在第二驱动组件的驱动下做圆周运动；第二电极试验平台(3)，包括底座，底座上设置有与接入被测材料(21)极性相反的第二电极。本申请的检测装置能够在真空环境中模拟真空放电过程，实现对比不同材料的抗电蚀能力及耐溅射性。

技术研发人员：王红霞,苏业环,谢侃
受保护的技术使用者：遨天科技（北京）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13