【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及等离子体发生器，具体涉及一种用于脉冲式电磁推力器的等离子体诱导源。
技术介绍
1、脉冲式电磁推力器具有体积小、重量轻，且比冲高，平均耗电功率低的特点，适用于微纳卫星的空间应用需要，广泛地应用于微纳卫星执行轨道保持、姿态控制及动量轮卸载等任务。在微纳卫星上使用的脉冲式电磁推力结构部件及电路要高度小型化、集成化。脉冲式电磁推力器采用等离子体诱导源诱导激发放电。现有技术中，由于脉冲式电磁推力器烧蚀工质的不完全电离产生大量的碳，这些碳集聚在火花塞半导体环上，会使得火花塞阴阳极板由于积碳的存在而出现短路，从而导致点火失效。
2、在中国申请号为201711239587.1，公开日为2018.5.8的专利文献公开了一种用于微型脉冲等离子体推进器半导体火花塞的点火电路，该半导体火花塞包括中心阳极，在中心阳极外侧套设绝缘陶瓷，中心阳极与绝缘陶瓷之间设有间隙，在绝缘陶瓷外侧套设有接地阴极，在点火端面中心阳极与接地阴极之间设有半导体环，中心阳极与半导体环之间设有间隙；中心阳极可沿轴向滑动；火花塞接地阴极下端为螺栓，通过螺栓与推力器阴极板相连，构成回路。
3、上述结构，随着放电次数的增多，由于中心阳极和外侧阴极材料的烧蚀，第一方面，会造成阴极与阳极之间的距离增大，火花塞放电所需电压升高，难以形成放电。第二方面，由于阳极或阴极材料烧蚀严重到一定程度，失去对半导体材料及绝缘陶瓷等整体材料的结构封装作用，使得半导体材料脱落，特别是当火花塞中心阳极的放电端被烧蚀后，中心阳极与绝缘陶瓷之间设有间隙，中心阳极与绝缘陶瓷之间的结
技术实现思路
1、本专利技术提供一种用于脉冲式电磁推力器的等离子体诱导源，在放放电过程中能够对导电薄膜进行修复，体积小，使用寿命长，可靠性高。
2、为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：一种用于脉冲式电磁推力器的等离子体诱导源，包括等离子体诱导源本体，等离子体诱导源本体安装在脉冲式电磁推力器上使用，等离子体诱导源本体包括中心阳极和绝缘套筒，中心阳极与脉冲式电磁推力器的阴极配合放电，中心阳极的一端设有柱体，中心阳极的另一端设有圆台体，圆台体的一端与柱体外侧壁的中部相连，圆台体穿设在绝缘套筒中，阴极设置在绝缘套筒外侧，绝缘套筒外壁与阴极内壁之间设有间隙。
3、绝缘套筒与圆台体靠近柱体的一端过盈配合且与柱体抵接，在圆台体与绝缘套筒的接触处、柱体与绝缘套筒的接触处都设有导电薄膜，导电薄膜靠近柱体边缘的一端向阴极延伸设置，柱体两端的外侧壁与阴极的内侧壁之间形成放电通道，阴极表面设置有两个以上凸起部。
4、以上设置，脉冲式电磁推力器在真空环境中工作时，在放电的初始阶段，等离子诱导源的点火储能电容两端的高压瞬间加载在中心阳极和脉冲式电磁推力器的阴极之间，由于绝缘套筒的放电面镀有导电薄膜，因而高电压加压于阴极与导电薄膜之间。在阴极与绝缘套筒、真空环境的三结合点处，基于肖特基效应，由于阴极与绝缘套筒之间的微小间隙，以及阴极表面存在金属微观凸起，从而使得阴极与导电薄膜之间的电场畸变增强，诱发阴极表面产生场致电子发射，在高压电场作用下导电薄膜与阴极间产生表面击穿放电。
5、在放电的第二阶段，由于场致发射电子集中在阴极表面微米量级的范围内，从而在阴极表面产生炙热的阴极斑点，当产生阴极斑点后，阴极斑点内具有很大的电流密度，产生大量焦耳热，使得阴极的金属材料受热气化，并扩散分布至阴极与中心阳极之间的区域。发射的电子在脉冲式电磁推力器阴极与中心阳极之间电场的作用下向中心阳极方向加速运动，与一部分金属蒸汽碰撞并使金属蒸汽电离形成等离子体，从而在阴极与等离子体诱导源的中心阳极之间导通产生等离子电弧。
6、同时，另一部分未被电离的金属蒸汽会沉积到导电薄膜表面形成新的导电薄膜，对被放电电弧烧蚀后损失的导电薄膜进行补充，从而在等离子体诱导源的放电过程中能对导电薄膜进行修复，延长导电薄膜的使用寿命，可靠性高。通过设置导电薄膜，降低了等离子体诱导源放电通道内的等效阻抗，在高真空条件下实现了无激发自激放电。由于设置了导电薄膜，进而无需设置半导体环，避免了中心阳极和阴极严重烧蚀导致半导体环脱落，导致等离子体诱导源的封装失效，从而造成等离子体诱导源无法工作的现象产生。
7、通过设置柱体，柱体对绝缘套筒进行承托，使得绝缘套筒能稳定装配在中心阳极中，圆台体的一端与绝缘套筒过盈配合，使得中心阳极与绝缘套筒之间稳定连接。即使当中心阳极的柱体被放电电弧完全烧蚀后，通过中心阳极与绝缘套筒过盈配合，避免绝缘套筒从中心阳极脱出，保证了中心阳极与绝缘套筒之间的稳定性。同时导电薄膜既与柱体接触又与圆台体接触，即使当柱体被完全烧蚀后，由于导电薄膜可修复，且圆台体与导电薄膜仍可靠接触，因而等离子体诱导源仍能进行放电工作，延长了等离子体诱导源的使用寿命。
8、进一步的，阴极设有容置腔，绝缘套筒设置在容置腔内；在阴极上还贯穿有穿孔，穿孔与容置腔连通，所述圆台体穿过穿孔与紧固件连接。
9、以上设置，圆台体穿过穿孔与紧固件连接将绝缘套筒安装在容置腔内，阴极、中心阳极与绝缘套筒之间连接简单，绝缘套筒设置在阴极的容置腔内使得布局紧凑，缩小了等离子体诱导源在脉冲式电磁推力器中的占用体积。
10、进一步的，在圆台体远离柱体的一端设有螺纹，所述紧固件为螺母。通过螺母与螺纹配合固定圆台体，结构简单。
11、进一步的，所述绝缘套筒靠近柱体一端的宽度大于柱体的直径。
12、以上设置，绝缘套筒靠近柱体的一端向柱体的外侧延伸，在柱体外壁与阴极内壁之间形成放电通道，绝缘套筒覆盖放电通道的一端，通过绝缘套筒对放电通道进行阻挡，避免等离子体通过间隙从柱体向靠近圆台体方向逸散，避免等离子体进入等离子体诱导源激发电路，导致存在高压差的电子元器件之间产生放电电弧，造成电子元器件损坏的现象发生。
13、进一步的，绝缘套筒靠近柱体一端的宽度大于绝缘套筒远离柱体一端的宽度。
14、进一步的，沿远离柱体方向绝缘套筒的宽度逐渐减少。
15、进一步的，沿远离柱体方向圆台体的直径逐渐减少。
16、以上设置，使得中心阳极的一端与绝缘套筒固定。
17、进一步的，等离子体诱导源还包括等离子体诱导源激发电路；等离子体诱导源激发电路包括充放电电路和控制电路；充放电电路与控制电路之间通过变压器t1连接。
18、控制电路包括光电耦合器oc、控制器、二极管d1、二极管d7、隔离变压器t2、电容c2和运算放大器u1，低压电源通过绝缘栅双极型晶体管igbt与变压器t1的第二线圈连本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于脉冲式电磁推力器的等离子体诱导源，包括等离子体诱导源本体，等离子体诱导源本体安装在脉冲式电磁推力器上使用，等离子体诱导源本体包括中心阳极和绝缘套筒，其特征在于：中心阳极与脉冲式电磁推力器的阴极配合放电，中心阳极的一端设有柱体，中心阳极的另一端设有圆台体，圆台体的一端与柱体外侧壁的中部相连，圆台体穿设在绝缘套筒中，阴极设置在绝缘套筒外侧，绝缘套筒外壁与阴极内壁之间设有间隙；
2.根据权利要求1所述的一种用于脉冲式电磁推力器的等离子体诱导源，其特征在于：阴极设有容置腔，绝缘套筒设置在容置腔内；在阴极上还贯穿有穿孔，穿孔与容置腔连通，所述圆台体穿过穿孔与紧固件连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于脉冲式电磁推力器的等离子体诱导源，其特征在于：在圆台体远离柱体的一端设有螺纹，所述紧固件为螺母。
4.根据权利要求1所述的一种用于脉冲式电磁推力器的等离子体诱导源，其特征在于：所述绝缘套筒靠近柱体一端的宽度大于柱体的直径。
5.根据权利要求4所述的一种用于脉冲式电磁推力器的等离子体诱导源，其特征在于：绝缘套筒靠近柱体一端的宽度大于绝
6.根据权利要求5所述的一种用于脉冲式电磁推力器的等离子体诱导源，其特征在于：沿远离柱体方向绝缘套筒的宽度逐渐减少。
7.根据权利要求1所述的一种用于脉冲式电磁推力器的等离子体诱导源，其特征在于：沿远离柱体方向圆台体的直径逐渐减少。
8.根据权利要求1所述的一种用于脉冲式电磁推力器的等离子体诱导源，其特征在于：等离子体诱导源还包括等离子体诱导源激发电路；等离子体诱导源激发电路包括充放电电路和控制电路；充放电电路与控制电路之间通过变压器T1连接；
9.根据权利要求8所述的一种用于脉冲式电磁推力器的等离子体诱导源，其特征在于：等离子体诱导源激发电路还包括滤波电路，滤波电路包括电阻R1、电容C1、稳压二极管ZD；低压电源的一电极与电阻R1的一端和电容C1的一端和变压器T1的第二线圈的一端连接；电阻R1的另一端与低压电源的VCC端和稳压二极管ZD的负极连接，稳压二极管ZD的正极接地；
10.根据权利要求9所述的一种用于脉冲式电磁推力器的等离子体诱导源，其特征在于：控制器用于根据电流互感器检测到等离子诱导源放电通道内电流值之后，并将电流值转换为等效电阻值，若等效电阻值减小到预设值时，控制隔离变压器T2输出低电压信号使得可控硅SCR1以及可控硅SCR2都导通之后增大进入到等离子诱导源放电通道上的电流幅值，或控制隔离变压器T2输出高电平信号使得三极管Q2和Q3导通，增加充放电电路的充电电容的容量，或控制隔离变压器T2输出低电压信号使得可控硅SCR1以及可控硅SCR2都导通之后增大进入到等离子诱导源放电通道上的电流幅值之后再控制隔离变压器T2输出高电平信号使得三极管Q2和Q3导通，增加充放电电路的充电电容的容量。
...【技术特征摘要】
1.一种用于脉冲式电磁推力器的等离子体诱导源，包括等离子体诱导源本体，等离子体诱导源本体安装在脉冲式电磁推力器上使用，等离子体诱导源本体包括中心阳极和绝缘套筒，其特征在于：中心阳极与脉冲式电磁推力器的阴极配合放电，中心阳极的一端设有柱体，中心阳极的另一端设有圆台体，圆台体的一端与柱体外侧壁的中部相连，圆台体穿设在绝缘套筒中，阴极设置在绝缘套筒外侧，绝缘套筒外壁与阴极内壁之间设有间隙；
2.根据权利要求1所述的一种用于脉冲式电磁推力器的等离子体诱导源，其特征在于：阴极设有容置腔，绝缘套筒设置在容置腔内；在阴极上还贯穿有穿孔，穿孔与容置腔连通，所述圆台体穿过穿孔与紧固件连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于脉冲式电磁推力器的等离子体诱导源，其特征在于：在圆台体远离柱体的一端设有螺纹，所述紧固件为螺母。
4.根据权利要求1所述的一种用于脉冲式电磁推力器的等离子体诱导源，其特征在于：所述绝缘套筒靠近柱体一端的宽度大于柱体的直径。
5.根据权利要求4所述的一种用于脉冲式电磁推力器的等离子体诱导源，其特征在于：绝缘套筒靠近柱体一端的宽度大于绝缘套筒远离柱体一端的宽度。
6.根据权利要求5所述的一种用于脉冲式电磁推力器的等离子体诱导源，其特征在于：沿远离柱体方向绝缘套筒的宽度逐渐减少。
7.根据权利要求1所述的一种用于脉冲式电磁推力器的等离子体诱导源，其特征在于：沿远离柱体...
【专利技术属性】
技术研发人员：张锐，贺东京，文成，郭俊，康小波，邱清竣，黄宇生，彭双朋，
申请(专利权)人：长沙航空职业技术学院空军航空维修技术学院，
类型：发明
国别省市：
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