无束流条件下钼栅极电击穿特性的试验研究

发布时间：2025-05-01 13:50

　　 离子推力器栅极间较小的间距、较高的工作电压,使其具备了高比冲、高效率的优点,但也导致其在正常工作时,容易在工作条件变化的情况下发生打火放电,引起工作不稳定和不可靠。因此,研究离子推力器栅极打火放电的影响因素及其关系是十分必要的。论文在无束流引出的状态下,对离子推力器钼栅极的高压击穿特性进行了研究。结果表明,当压力低于1×10-2Pa,栅间距为0.7 mm且栅极表面无损伤时,击穿电压和击穿电场随真空度降低而减小;栅间距为0.4 mm且栅极表面有损伤时,击穿电压和击穿电场随压力增大而先增大,后减小。当压力大于1×10-2Pa,两种栅间距下,击穿电压和击穿电场均随压力增大而减小,下降速度均比低压力下快。

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【部分图文】：

图1 高压真空击穿装置示意图

试验用的高压真空击穿装置如图1所示。将两片钼栅极安装在栅极安装环上。然后，将整个装置安装在真空室中。将两片栅极分别接在直流高压电源上，并外接测试设备。高压电源使用20kV直流电源，为了保护高压电源，将最大击穿电流阈值设为200mA。逐渐增大外加电压，两栅之间会逐渐出现预击穿电....

图2 高真空下击穿电压随压力的变化

可以看出，栅间距为0.7mm时，栅极间的击穿电压、击穿电场都随着真空度的降低而缓慢减小。这是因为随着压力升高，少量气体分子逐渐出现在两栅之间，部分气体分子被电离，从而进一步增强了两栅之间的场致发射效应，使得击穿电压、击穿电场逐渐减小。栅间距为0.4mm时，击穿电压和击穿电场会....

图3 高真空下击穿电场随压力的变化

图2高真空下击穿电压随压力的变化栅间距为0.7mm和0.4mm两组试验之前，栅极表面状况如图4、图5所示。可以看出，因为栅间距为0.4mm的一系列试验是在0.7mm试验之后进行的，栅极的表面状况发生了明显的恶化。由此表明，当栅极表面有损伤时，给栅极之间通入气体，气体分子....

图4 进行0.7 mm栅间距试验前栅极的表面状况

根据Staprans[18]和Kohl[5]关于难熔金属电极击穿电压与电极间距的经验公式U=kdx，可以计算出此栅极在无束流状态下、高真空时的系数。当压力为1×10-5Pa数量级时，其击穿电压符合经验公式U=2936d-0.059V。由此可以估算本栅极在相似状态下，不同栅间距时....

本文编号：4042386