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(wèi)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(xù)中空負極壽數展望,并依據展望后果優(yōu)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(xù)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“20cm氙離子啟動機中空負極3000h壽數嘗試”一文曾經詳盡注明。該中空負極的發(fā)射體采納LaB6資料制成。發(fā)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。基于之上特點，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(xù)，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8×10-4Pa；而后，向負極管中通入Xe氣，負極加熱器加電，當發(fā)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(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，經過監(jiān)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(tài)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(wěn)固，依然可接續(xù)畸形作業(yè)。為繼續(xù)壽數展望，對中空負極組件繼續(xù)理解剖綜合。解剖綜合表明，在中空負極各零元件中，發(fā)射體變遷最顯然，涌現了可見的虧耗，通過測量，發(fā)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(fā)射體消費了0.15mm，均勻消費速率為42.85μm/1000h。3、壽數展望3.1、多少點假如
第一，因LaB6發(fā)射體尺寸較小，且其熱導率很高，故假如整個發(fā)射體的名義熱度勻稱,各點直流電發(fā)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(fā)射體產生濺射，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3500h中空負極壽數嘗試的后果，發(fā)射體是壽數嘗試中變遷最顯然的整機，因而，假如發(fā)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(fā)射原理，LaB6揮發(fā)虧耗的內中與發(fā)射體名義復舊內中徹底同步，因而，假如直至發(fā)射體虧耗殆盡，發(fā)射體壽數才終止。3.2、壽數模子
依據之上假如，經過劃算發(fā)射體消費殆盡所需工夫，即可劃算發(fā)射體壽數。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)速率之間的關系繼續(xù)了推導。式(1)是發(fā)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(fā)射體，發(fā)射常數取30A/(cm2K2)，發(fā)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———發(fā)射直流電密度，A/cm2
A———發(fā)射常數，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———肖特基效應導致的逸出功縮小量，eV
K———波茲曼常數，1.381×10-23J·K
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