一种电磁感应加热启动可自持工作的紧凑型空心阴极源制造技术

本发明专利技术公开一种电磁感应加热启动可自持工作的紧凑型空心阴极源，属于等离子体源的应用和电推进技术领域，包含以下结构：高频电感加热线圈，可快速加热大尺寸石墨腔体和六硼化镧阴极管，自持加热工况下可施加外部稳态磁场；在绝缘法兰中心安装水冷阴极电极，与石墨连接管，石墨加热腔体，六硼化镧阴极管连接；石墨加热腔体外壁与氮化硼陶瓷腔通过螺纹固定，将石墨阳极安装在氮化硼陶瓷腔前端，并通过石墨杆将石墨阳极与水冷阳极电极连接。采用本发明专利技术的等离子体源可快速将六硼化镧阴极管加热至极高温度，并利用放电功率维持自持工作，具有质量轻，发射能力强，工作温度高，稳定可靠，结构紧凑等优点，可作为超高密度等离子体源和空间推进器使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于等离子体源的应用和电推进，具体涉及一种电磁感应加热启动可自持工作的紧凑型空心阴极源。

技术介绍

1、随着磁约束聚变装置的发展，面向等离子体的第一壁材料面临极大的挑战，除了等离子体溅射外主要是热负荷的问题。例如偏滤器附近等离子密度极高，热负荷达到10mw/m2，在实验室条件下模拟偏滤器等离子体参数，解决第一壁材料热负荷和寿命问题迫在眉睫。所研发的新型高密度空心阴极等离子体源放电参数可达1019-1022 m-3，电子温度小于10 ev，产生的热负荷最高可达到20-10 mw/m2，各种参数与偏滤器等离子体参数相近。在实验室条件下模拟偏滤器等离子体与第一壁相互作用，能更好地解决发生的问题，测试成本更低，为磁约束聚变装置遇到的实际问题提供了可行的解决途径。

2、霍尔推进器是一种中比冲航天推进装置，被认为是航天器电推进技术中的主流技术方向，其具有很高的推进效率（目前最高效率可达到75%左右）。相较于传统的化学能火箭推进器，虽然霍尔推进器可以产生的总推力有几个量级的差距，但其比冲较大，比冲越大，越适合于长时间的航天任务和航天器位置调整。相较本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种电磁感应加热启动可自持工作的紧凑型空心阴极源，其特征在于，包括六硼化镧阴极管、石墨垫片、石墨加热腔、氮化硼陶瓷腔、石墨阳极、高频电感加热线圈、石墨连接管、环氧树脂螺纹管、水冷阴极电极、阳极石墨杆连接栓、石墨连接杆、水冷阳极电极、绝缘法兰、进气孔；所述六硼化镧阴极管和石墨垫片组成阴极内部组件，阴极内部组件整体嵌套入石墨加热腔，石墨加热腔的外围通过螺纹与氮化硼陶瓷腔固定并保持同轴，所述石墨阳极与氮化硼陶瓷腔的前端的凹腔结构贴合安装并保持同轴；高频电感加热线圈同轴套装于氮化硼陶瓷腔的外围，氮化硼陶瓷腔与高频电感加热线圈之间不接触；石墨连接管的后端与中空双层的水冷阴极电极的前端通过螺纹同...

【技术特征摘要】

1.一种电磁感应加热启动可自持工作的紧凑型空心阴极源，其特征在于，包括六硼化镧阴极管、石墨垫片、石墨加热腔、氮化硼陶瓷腔、石墨阳极、高频电感加热线圈、石墨连接管、环氧树脂螺纹管、水冷阴极电极、阳极石墨杆连接栓、石墨连接杆、水冷阳极电极、绝缘法兰、进气孔；所述六硼化镧阴极管和石墨垫片组成阴极内部组件，阴极内部组件整体嵌套入石墨加热腔，石墨加热腔的外围通过螺纹与氮化硼陶瓷腔固定并保持同轴，所述石墨阳极与氮化硼陶瓷腔的前端的凹腔结构贴合安装并保持同轴；高频电感加热线圈同轴套装于氮化硼陶瓷腔的外围，氮化硼陶瓷腔与高频电感加热线圈之间不接触；石墨连接管的后端与中空双层的水冷阴极电极的前端通过螺纹同轴连接，水冷阴极电极穿过环氧树脂螺纹管固定在绝缘法兰上，并保持同轴；石墨连接管的前端和石墨加热腔通过石墨加热腔内部的螺纹同轴连接，且石墨连接管的端部与石墨垫片贴合；所述石墨连接杆的后端螺孔和水冷阳极电极的前端螺纹形成固定结构，石墨连接杆的前端利用阳极石墨杆连接栓通过石墨阳极的伸长结构固定；水冷阳极电极通过外部螺纹固定在绝缘法兰的螺孔上，高频电感加热线圈的两头分别穿过绝缘法兰的开孔进行固定；放电气体从进气孔注入，通过水冷阴极电极的内部中空管结构和石墨连接管后进入六硼化镧阴极管，电离后变成等离子体从石墨阳极的中间孔喷出。

2.根据权利要求1所述的一种电磁感应加热启动可自持工作的紧凑型空心阴极源，其特征在于，所述六硼化镧阴极管为空心阴极管，材料为熔点为2715℃的六硼化镧。

3.根据权利要求1所述的一种电磁感应加热启动可自持工作的紧凑型空心阴极源，其特征在于，所述石墨加热腔的材料为壁厚2mm的高硬度石墨，所述石墨加热腔的内部具有中空管，用于安装六硼化镧阴极管，中空管的管壁用于耦合高频电感加热线圈实现感应加热，中空管的外部螺纹用于固定氮化硼陶瓷腔，中空管的后端的内螺纹用于和石墨...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡广海，王彦博，徐国盛，王亮，陈冉，单峦峦，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：