一種離子推力器地面試驗(yàn)用束流靶的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及離子推力器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種離子推力器地面試驗(yàn)用束流靶。
【背景技術(shù)】
[0002]離子推力器地面壽命試驗(yàn)需在真空艙內(nèi)進(jìn)行，離子推力器束流離子的能量較高(keV以上)，這些高能離子碰撞于真空艙壁后產(chǎn)生濺射，即使只有很少量的濺射物運(yùn)動(dòng)到推力器附近并沉積于推力器，長時(shí)間的積累沉積也會(huì)對推力器工作壽命產(chǎn)生不能忽視的影響。離子推力器工作壽命一般要求長達(dá)上萬小時(shí)，在地面驗(yàn)證時(shí)，需要解決的技術(shù)難題之一是如何有效降低推力器表面的背濺射沉積，降低背濺射沉積影響，同時(shí)所采用防濺射材料還要適用于高真空環(huán)境。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種離子推力器地面試驗(yàn)用束流靶，能夠有效減小離子推力器地面點(diǎn)火試驗(yàn)時(shí)產(chǎn)生的濺射沉積物污染，且該束流靶上的濺射沉積物易清除，使用方便。
[0004]本發(fā)明的離子推力器地面試驗(yàn)用束流靶，包括測溫元件、高純石墨靶面、吸熱靶體、絕緣支撐柱、反射屏和加熱體；其中，吸熱靶體內(nèi)表面為弧形面，高純石墨靶面由若干塊長方形高純石墨塊拼接組成，長方形高純石墨塊平鋪在吸熱靶體內(nèi)表面上，并通過導(dǎo)熱膠粘結(jié)在吸熱靶體上；測溫元件安裝在高純石墨靶面的表面；吸熱靶體為管翅結(jié)構(gòu)，內(nèi)通導(dǎo)熱介質(zhì)；吸熱靶體和反射屏分別安裝子絕緣支撐柱的兩端；加熱體安裝在絕緣支撐柱上。
[0005]進(jìn)一步地，所述長方形高純石墨塊的四周為楔形。
[0006]有益效果:
[0007](I)本發(fā)明米用尚純石墨(含碳量〉99.99% )革El面能夠有效減少尚能電子派射產(chǎn)生的濺射物，且其弧面結(jié)構(gòu)使得濺射物沉積在束流靶附近，進(jìn)而減少返回到離子推力器表面的沉積物，提高離子推力器壽命。若干塊長方形高純石墨塊拼接成球面的方式能夠解決大面積薄壁高純石墨球面加工的困難，且方形高純石墨塊四周加成成楔形能夠消除各塊之間的安裝縫隙，且便于某一塊長方形高純石墨塊的損壞更換，能夠有效降低加工難度及試驗(yàn)成本。
[0008](2)本發(fā)明采用吸熱靶體將高純石墨靶面2因高能離子碰撞所產(chǎn)生的熱量吸收并帶走，從而可有效降低高純石墨靶面2的溫度，能夠用于大功率離子推力器地面點(diǎn)火試驗(yàn)。
[0009](3)本發(fā)明采用加熱體對高純石墨靶面進(jìn)行加熱，加速高純石墨靶面的出氣，降低試驗(yàn)過程中因石墨出氣對真空度帶來的影響。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明離子推力器地面試驗(yàn)束流靶的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。
[0011]圖2為本發(fā)明高純石墨靶面結(jié)構(gòu)正視圖。
[0012]圖3為本發(fā)明束流靶截面結(jié)構(gòu)局部放大圖。
[0013]圖4為長方形高純石墨塊拼接方式示意圖。
[0014]其中，1-測溫元件，2-高純石墨靶面，3-吸熱靶體，4-絕緣支撐柱，5-反射屏，6-加熱體。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0016]本發(fā)明提供了一種離子推力器地面試驗(yàn)用束流靶，包括測溫元件1、高純石墨靶面
2、吸熱靶體3、絕緣支撐柱4、反射屏5和加熱體6，其中，所述吸熱靶體3是離子推力器地面試驗(yàn)用束流靶的主體骨架，放置在地面試驗(yàn)艙中離子推力器的對端；吸熱靶體3內(nèi)表面為一弧形面；高純石墨靶面2由若干塊長方形高純石墨塊拼接而成，長方形高純石墨塊厚度選用3?5_，且長方形高純石墨塊的四周加工成楔形，將長方形高純石墨塊鋪滿吸熱靶體3內(nèi)表面，并通過導(dǎo)熱膠粘結(jié)在吸熱靶體3的內(nèi)表面上，用于吸收離子推力器產(chǎn)生的高能離子。采用的高純石墨靶面濺射率相對較低，能夠有效減少高能電子濺射產(chǎn)生的濺射物，且高純石墨靶面的被拼接成弧形面后，能夠使濺射物沉積在束流靶附近，進(jìn)而使得返回到離子推力器表面的沉積物減少，提高離子推力器壽命；同時(shí)，采用若干個(gè)長方形高純石墨塊進(jìn)行拼接的方式能夠解決大面積薄壁高純石墨球面加工的困難，且每塊長四周為楔形的方形高純石墨塊在安裝時(shí)能夠消除塊與塊之間的安裝縫隙，并便于更換。
[0017]測溫元件I安裝在高純石墨靶面2的表面，用來測量高純石墨靶面的溫度；吸熱靶體3為管翅結(jié)構(gòu)，吸熱靶體3的管內(nèi)通導(dǎo)熱介質(zhì)，高純石墨靶面2因高能離子碰撞所產(chǎn)生的熱量經(jīng)吸熱靶體內(nèi)的導(dǎo)熱介質(zhì)吸收并帶走，降低高純石墨靶面2的溫度，因此能夠支持大功率離子推力器地面點(diǎn)火試驗(yàn)。
[0018]考慮到高純石墨在高真空環(huán)境中出氣量過大，給試驗(yàn)的真空實(shí)現(xiàn)帶來麻煩，采用加熱體6用來加熱高純石墨革El面，加速高純石墨革El面的出氣。本發(fā)明在吸熱革El體3上均布設(shè)有若干個(gè)絕緣支撐柱4，將加熱體6分別安裝在絕緣支撐柱4，反射屏5安裝在絕緣支撐柱4上，且加熱體位于高純石墨靶面與反射屏之間，反射屏5將加熱體6的熱輻射反射至高純石墨靶面上。
[0019]上述方案的原理是:離子推力器試驗(yàn)所產(chǎn)生的束流高速向離子束流靶噴射，離子束流靶表面，當(dāng)碰到球面束流靶后，背濺射沉積物返回符合余弦定理，且被聚焦，本發(fā)明所采用高純石墨靶面濺射率相對較低。石墨靶面所產(chǎn)生的熱量由吸熱靶體通過導(dǎo)熱介質(zhì)帶走。但高純石墨在高真空環(huán)境中，出氣量過大，給試驗(yàn)的真空實(shí)現(xiàn)帶來麻煩，本發(fā)明采用加熱體用來加熱高純石墨靶面，起到出氣作用，測溫傳感器用來測量靶面的溫度。
[0020]綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種離子推力器地面試驗(yàn)用束流靶，其特征在于，包括:測溫元件(I)、高純石墨靶面(2)、吸熱靶體(3)、絕緣支撐柱(4)、反射屏(5)和加熱體(6);其中，吸熱靶體(3)內(nèi)表面為弧形面，高純石墨靶面(2)由若干塊長方形高純石墨塊拼接組成，長方形高純石墨塊平鋪在吸熱靶體(3)內(nèi)表面上，并通過導(dǎo)熱膠粘結(jié)在吸熱靶體(3)上；測溫元件(I)安裝在高純石墨靶面(2)的表面；吸熱靶體(3)為管翅結(jié)構(gòu)，內(nèi)通導(dǎo)熱介質(zhì)；吸熱靶體(3)和反射屏(5)分別安裝子絕緣支撐柱(4)的兩端；加熱體(6)安裝在絕緣支撐柱(4)上。2.如權(quán)利要求1所述的離子推力器地面試驗(yàn)用束流靶，其特征在于，所述長方形高純石墨塊的四周為楔形。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種離子推力器地面試驗(yàn)用束流靶。使用本發(fā)明能夠有效減小離子推力器地面點(diǎn)火試驗(yàn)時(shí)產(chǎn)生的濺射沉積物污染，且該束流靶上的濺射沉積物易清除，使用方便。本發(fā)明包括測溫元件、高純石墨靶面、吸熱靶體、絕緣支撐柱、反射屏和加熱體；其中，吸熱靶體內(nèi)表面為弧形面，高純石墨靶面由若干塊長方形高純石墨塊拼接組成，長方形高純石墨塊平鋪在吸熱靶體內(nèi)表面上；吸熱靶體為管翅結(jié)構(gòu)，內(nèi)通導(dǎo)熱介質(zhì)；吸熱靶體和反射屏分別安裝子絕緣支撐柱的兩端；加熱體安裝在絕緣支撐柱上。本發(fā)明能有效減少高能電子濺射產(chǎn)生的濺射物，且靶面的弧面結(jié)構(gòu)使得濺射物沉積在束流靶附近，進(jìn)而減少返回到離子推力器表面的沉積物，提高離子推力器壽命。
【IPC分類】G01M15/02
【公開號(hào)】CN105021405
【申請?zhí)枴緾N201510419136
【發(fā)明人】柏樹, 楊建斌, 劉玉魁, 駱?biāo)?
【申請人】蘭州空間技術(shù)物理研究所
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年7月16日