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    離子啟動機中空負極壽數展望

    離子啟動機中空負極壽數展望
       中空負極是離子啟動機的心臟,其壽數間接決議離子啟動機零碎的壽數。眼前,國內上離子啟動機的天空驗證壽數曾經從10000h擴大到30000h,航行驗證曾經達成16000h。對準我國15年壽數的通信衛星南北地位維持的使命,在思忖備份的狀況下,中空負極壽數牢靠壽數無須達成10000h之上。在試驗鉆研的根底上,繼續中空負極壽數展望,并依據展望后果優化研制計劃,可較大幅度升高中空負極研制利潤,普及研制效率。白文聯合蘭州物理鉆研所3500h中空負極壽數試驗后果,對中空負極壽數繼續了展望鉆研。1、嘗試安裝及步驟1.1、中空負極
       蘭州物理所設計的中空負極的構造參數在08年投稿在真空技能網中&ldquo;20cm氙離子啟動機中空負極3000h壽數嘗試&rdquo;一文曾經詳盡注明。該中空負極的發射體采納LaB6資料制成。發射體內徑2mm,長短8mm,外徑4mm。LaB6的突出特點是抗酸中毒威力強,其抗酸中毒閾值比傳統的鋇鎢負極高2~3個單位級。LaB6在600℃以次,不會與大氣產生反響,可長期在大氣條件中貯存;谥咸攸c,LaB6中空負極利用于離子啟動機可帶來兩上面好處,其一,可升高對離子啟動機工質純度的務求,其二,可大幅抓緊離子啟動機貯存對條件的務求。因而,LaB6中空負極曾經導致海內外的注重。1.2、嘗試條件及程序
       壽數嘗試在蘭州物理鉆研所Ts1000設施的真空室中繼續,嘗試采納三極管構造。三極管構造的詳盡參數曾經詳盡講述。嘗試內中結束前,率先將真空室本底抽至8&times;10-4Pa;而后,向負極管中通入Xe氣,負極加熱器加電,當發射體被加熱到1800K之上時,觸持極加800V低壓,兌現中空負極點火;點火順利后,開啟陽極電源,居中空負極中引出直流電,那時,負極加熱器斷電,負極兌現自持尖端放電。
       嘗試中,通入到負極的Xe流率維持在0.1mg/s,此時真空室真空度穩固在2&times;10-3Pa;陽極采納穩流電源將尖端放電直流電(即發射直流電)維持在額外直流電5.00A,經過監測陽極電壓(即尖端放電電壓)隨嘗試工夫的變遷關系,主宰負極狀態的變遷。嘗試中采納的Xe純度為99.9996%。2、壽數嘗試后果
       3500h壽數嘗試的狀況在下文中曾經詳盡講述,在3500h壽數嘗試后,中空負極性能穩固,依然可接續畸形作業。為繼續壽數展望,對中空負極組件繼續理解剖綜合。解剖綜合表明,在中空負極各零元件中,發射體變遷最顯然,涌現了可見的虧耗,通過測量,發射體內徑從2mm變遷到2.30mm,外直徑無變遷,即整個壽數嘗試期間,發射體消費了0.15mm,均勻消費速率為42.85&mu;m/1000h。3、壽數展望3.1、多少點假如
       第一,因LaB6發射體尺寸較小,且其熱導率很高,故假如整個發射體的名義熱度勻稱,各點直流電發射密度相反;
       第二,因本嘗試中采納的工質氣體Xe純度高達99.9995%,假如工質氣體與負極各零元件不產生化學反響;
       其三,因中空負極尖端放電電壓在30V以次,產生的Xe離子能量不勝于30eV,不會對發射體產生濺射,因而,假如揮發是發射體虧耗的絕無僅有路徑;
       第四,依據3500h中空負極壽數嘗試的后果,發射體是壽數嘗試中變遷最顯然的整機,因而,假如發射體壽數是制約中空負極壽數的首要成分;
       第七,依據LaB6資料的電子發射原理,LaB6揮發虧耗的內中與發射體名義復舊內中徹底同步,因而,假如直至發射體虧耗殆盡,發射體壽數才終止。3.2、壽數模子
       依據之上假如,經過劃算發射體消費殆盡所需工夫,即可劃算發射體壽數。發射體在支取相反直流電密度狀況下,其揮發速率有所相反。上面對發射體發射直流電密度與揮發速率之間的關系繼續了推導。式(1)是發射體直流電密度劃算公式。依據真空技能網另文中講述,對LaB6發射體,發射常數取30A/(cm2K2),發射體名義逸出功取2.66;中空負極內肖特基效應導致的逸出功縮小量約為0.05eV。
    式中Je&mdash;&mdash;&mdash;發射直流電密度,A/cm2
       A&mdash;&mdash;&mdash;發射常數,A(/cm2.K2)
       T&mdash;&mdash;&mdash;發射體名義熱度,K
       &phi;&mdash;&mdash;&mdash;發射體名義逸出功,eV
       &phi;s&mdash;&mdash;&mdash;肖特基效應導致的逸出功縮小量,eV
       K&mdash;&mdash;&mdash;波茲曼常數,1.381&times;10-23J&middot;K

     

     

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