離子啟動(dòng)機(jī)中空負(fù)極壽數(shù)展望
中空負(fù)極是離子啟動(dòng)機(jī)的心臟，其壽數(shù)間接決議離子啟動(dòng)機(jī)零碎的壽數(shù)。眼前，國內(nèi)上離子啟動(dòng)機(jī)的天空驗(yàn)證壽數(shù)曾經(jīng)從10000h擴(kuò)大到30000h,航行驗(yàn)證曾經(jīng)達(dá)成16000h。對準(zhǔn)我國15年壽數(shù)的通信衛(wèi)星南北地位維持的使命，在思忖備份的狀況下,中空負(fù)極壽數(shù)牢靠壽數(shù)無須達(dá)成10000h之上。在試驗(yàn)鉆研的根底上，繼續(xù)中空負(fù)極壽數(shù)展望,并依據(jù)展望后果優(yōu)化研制計(jì)劃，可較大幅度升高中空負(fù)極研制利潤，普及研制效率。白文聯(lián)合蘭州物理鉆研所3500h中空負(fù)極壽數(shù)試驗(yàn)后果,對中空負(fù)極壽數(shù)繼續(xù)了展望鉆研。1、嘗試安裝及步驟1.1、中空負(fù)極
蘭州物理所設(shè)計(jì)的中空負(fù)極的構(gòu)造參數(shù)在08年投稿在真空技能網(wǎng)中“20cm氙離子啟動(dòng)機(jī)中空負(fù)極3000h壽數(shù)嘗試”一文曾經(jīng)詳盡注明。該中空負(fù)極的發(fā)射體采納LaB6資料制成。發(fā)射體內(nèi)徑2mm,長短8mm,外徑4mm。LaB6的突出特點(diǎn)是抗酸中毒威力強(qiáng)，其抗酸中毒閾值比傳統(tǒng)的鋇鎢負(fù)極高2~3個(gè)單位級(jí)。LaB6在600℃以次，不會(huì)與大氣產(chǎn)生反響，可長期在大氣條件中貯存�；谥咸攸c(diǎn)，LaB6中空負(fù)極利用于離子啟動(dòng)機(jī)可帶來兩上面好處，其一，可升高對離子啟動(dòng)機(jī)工質(zhì)純度的務(wù)求，其二，可大幅抓緊離子啟動(dòng)機(jī)貯存對條件的務(wù)求。因而，LaB6中空負(fù)極曾經(jīng)導(dǎo)致海內(nèi)外的注重。1.2、嘗試條件及程序
壽數(shù)嘗試在蘭州物理鉆研所Ts1000設(shè)施的真空室中繼續(xù)，嘗試采納三極管構(gòu)造。三極管構(gòu)造的詳盡參數(shù)曾經(jīng)詳盡講述。嘗試內(nèi)中結(jié)束前，率先將真空室本底抽至8×10-4Pa；而后，向負(fù)極管中通入Xe氣，負(fù)極加熱器加電，當(dāng)發(fā)射體被加熱到1800K之上時(shí)，觸持極加800V低壓，兌現(xiàn)中空負(fù)極點(diǎn)火；點(diǎn)火順利后，開啟陽極電源，居中空負(fù)極中引出直流電，那時(shí)，負(fù)極加熱器斷電，負(fù)極兌現(xiàn)自持尖端放電。
嘗試中，通入到負(fù)極的Xe流率維持在0.1mg/s，此時(shí)真空室真空度穩(wěn)固在2×10-3Pa；陽極采納穩(wěn)流電源將尖端放電直流電（即發(fā)射直流電）維持在額外直流電5.00A，經(jīng)過監(jiān)測陽極電壓（即尖端放電電壓）隨嘗試工夫的變遷關(guān)系，主宰負(fù)極狀態(tài)的變遷。嘗試中采納的Xe純度為99.9996%。2、壽數(shù)嘗試后果
3500h壽數(shù)嘗試的狀況在下文中曾經(jīng)詳盡講述，在3500h壽數(shù)嘗試后，中空負(fù)極性能穩(wěn)固，依然可接續(xù)畸形作業(yè)。為繼續(xù)壽數(shù)展望，對中空負(fù)極組件繼續(xù)理解剖綜合。解剖綜合表明，在中空負(fù)極各零元件中，發(fā)射體變遷最顯然，涌現(xiàn)了可見的虧耗，通過測量，發(fā)射體內(nèi)徑從2mm變遷到2.30mm,外直徑無變遷,即整個(gè)壽數(shù)嘗試期間，發(fā)射體消費(fèi)了0.15mm，均勻消費(fèi)速率為42.85μm/1000h。3、壽數(shù)展望3.1、多少點(diǎn)假如
第一，因LaB6發(fā)射體尺寸較小，且其熱導(dǎo)率很高，故假如整個(gè)發(fā)射體的名義熱度勻稱,各點(diǎn)直流電發(fā)射密度相反；
第二，因本嘗試中采納的工質(zhì)氣體Xe純度高達(dá)99.9995%，假如工質(zhì)氣體與負(fù)極各零元件不產(chǎn)生化學(xué)反響；
其三，因中空負(fù)極尖端放電電壓在30V以次，產(chǎn)生的Xe離子能量不勝于30eV,不會(huì)對發(fā)射體產(chǎn)生濺射，因而，假如揮發(fā)是發(fā)射體虧耗的絕無僅有路徑；
第四，依據(jù)3500h中空負(fù)極壽數(shù)嘗試的后果，發(fā)射體是壽數(shù)嘗試中變遷最顯然的整機(jī)，因而，假如發(fā)射體壽數(shù)是制約中空負(fù)極壽數(shù)的首要成分;
第七，依據(jù)LaB6資料的電子發(fā)射原理，LaB6揮發(fā)虧耗的內(nèi)中與發(fā)射體名義復(fù)舊內(nèi)中徹底同步，因而，假如直至發(fā)射體虧耗殆盡，發(fā)射體壽數(shù)才終止。3.2、壽數(shù)模子
依據(jù)之上假如，經(jīng)過劃算發(fā)射體消費(fèi)殆盡所需工夫，即可劃算發(fā)射體壽數(shù)。發(fā)射體在支取相反直流電密度狀況下，其揮發(fā)速率有所相反。上面對發(fā)射體發(fā)射直流電密度與揮發(fā)速率之間的關(guān)系繼續(xù)了推導(dǎo)。式(1)是發(fā)射體直流電密度劃算公式。依據(jù)真空技能網(wǎng)另文中講述，對LaB6發(fā)射體，發(fā)射常數(shù)取30A/(cm2K2)，發(fā)射體名義逸出功取2.66；中空負(fù)極內(nèi)肖特基效應(yīng)導(dǎo)致的逸出功縮小量約為0.05eV。
式中Je———發(fā)射直流電密度，A/cm2
A———發(fā)射常數(shù)，A（/cm2.K2）
T———發(fā)射體名義熱度，K
φ———發(fā)射體名義逸出功，eV
φs———肖特基效應(yīng)導(dǎo)致的逸出功縮小量，eV
K———波茲曼常數(shù)，1.381×10-23J·K
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