離子推力器柵極間較小的間距、較高的工作電壓,使其具備了高比沖、高效率的優(yōu)點(diǎn),但也導(dǎo)致其在正常工作時(shí),容易在工作條件變化的情況下發(fā)生打火放電,引起工作不穩(wěn)定和不可靠。因此,研究離子推力器柵極打火放電的影響因素及其關(guān)系是十分必要的。論文在無束流引出的狀態(tài)下,對離子推力器鉬柵極的高壓擊穿特性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,當(dāng)壓力低于1×10-2Pa,柵間距為0.7 mm且柵極表面無損傷時(shí),擊穿電壓和擊穿電場隨真空度降低而減小;柵間距為0.4 mm且柵極表面有損傷時(shí),擊穿電壓和擊穿電場隨壓力增大而先增大,后減小。當(dāng)壓力大于1×10-2Pa,兩種柵間距下,擊穿電壓和擊穿電場均隨壓力增大而減小,下降速度均比低壓力下快。

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【部分圖文】：

圖1 高壓真空擊穿裝置示意圖

試驗(yàn)用的高壓真空擊穿裝置如圖1所示。將兩片鉬柵極安裝在柵極安裝環(huán)上。然后，將整個裝置安裝在真空室中。將兩片柵極分別接在直流高壓電源上，并外接測試設(shè)備。高壓電源使用20kV直流電源，為了保護(hù)高壓電源，將最大擊穿電流閾值設(shè)為200mA。逐漸增大外加電壓，兩柵之間會逐漸出現(xiàn)預(yù)擊穿電....

圖2 高真空下?lián)舸╇妷弘S壓力的變化

可以看出，柵間距為0.7mm時(shí)，柵極間的擊穿電壓、擊穿電場都隨著真空度的降低而緩慢減小。這是因?yàn)殡S著壓力升高，少量氣體分子逐漸出現(xiàn)在兩柵之間，部分氣體分子被電離，從而進(jìn)一步增強(qiáng)了兩柵之間的場致發(fā)射效應(yīng)，使得擊穿電壓、擊穿電場逐漸減小。柵間距為0.4mm時(shí)，擊穿電壓和擊穿電場會....

圖3 高真空下?lián)舸╇妶鲭S壓力的變化

圖2高真空下?lián)舸╇妷弘S壓力的變化柵間距為0.7mm和0.4mm兩組試驗(yàn)之前，柵極表面狀況如圖4、圖5所示�？梢钥闯觯�?yàn)闁砰g距為0.4mm的一系列試驗(yàn)是在0.7mm試驗(yàn)之后進(jìn)行的，柵極的表面狀況發(fā)生了明顯的惡化。由此表明，當(dāng)柵極表面有損傷時(shí)，給柵極之間通入氣體，氣體分子....

圖4 進(jìn)行0.7 mm柵間距試驗(yàn)前柵極的表面狀況

根據(jù)Staprans[18]和Kohl[5]關(guān)于難熔金屬電極擊穿電壓與電極間距的經(jīng)驗(yàn)公式U=kdx，可以計(jì)算出此柵極在無束流狀態(tài)下、高真空時(shí)的系數(shù)。當(dāng)壓力為1×10-5Pa數(shù)量級時(shí)，其擊穿電壓符合經(jīng)驗(yàn)公式U=2936d-0.059V。由此可以估算本柵極在相似狀態(tài)下，不同柵間距時(shí)....

本文編號：4042386