本發(fā)明涉及低功率電推進器領(lǐng)域，具體涉及用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)空心陰極的背照式光陰極。

背景技術(shù)：

空心陰極作為電子源為霍爾推進器和離子推進器提供電子進行工質(zhì)電離和作為中和器中和離子羽流。由于空心陰極作為系統(tǒng)串聯(lián)部件，其壽命和性能決定了整個系統(tǒng)的性能和壽命?，F(xiàn)有的陰極基于等離子體放電，引起材料的高溫蒸發(fā)和高能離子濺射，因此腐蝕陰極，降低陰極壽命。

隨著微小衛(wèi)星發(fā)展對低功率電推進器的迫切需求，也對陰極提出了長壽命、結(jié)構(gòu)小巧等新的要求。各國在研制適合低功率電推進器使用的陰極時往往采用減小陰極結(jié)構(gòu)尺寸和降低功率和氣流的措施，但同時帶來了陰極壽命進一步降低的不良影響?，F(xiàn)有技術(shù)只能在空心陰極原有結(jié)構(gòu)上優(yōu)化尺寸設(shè)計和其他各項參數(shù)，效果不理想。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的陰極無法滿足低功率電推進器的需求的問題，從而提供一種用于低功率電推進器的背照式光陰極。

本發(fā)明所述的一種用于低功率電推進器的背照式光陰極，包括石英體、ito薄膜和紫外光源；

石英體和陽極板相對平行放置，石英體面向陽極板的一側(cè)設(shè)有ito薄膜，陽極板上施加的電壓高于ito薄膜的電壓；

紫外光源出射的紫外光由石英體透射至ito薄膜，ito薄膜將紫外光全反射，ito薄膜逸出的電子由陽極板的孔洞穿出。

優(yōu)選的是，石英體為石英三棱鏡，ito薄膜設(shè)置在三棱鏡的側(cè)面。

優(yōu)選的是，石英體為圓柱形，ito薄膜設(shè)置在圓柱的底面。

優(yōu)選的是，紫外光源采用紫外線激光器或紫外燈實現(xiàn)。

優(yōu)選的是，還包括凹面鏡和平面鏡；紫外光源采用推進器羽流區(qū)的輻射光實現(xiàn)；

推進器羽流區(qū)的輻射光依次經(jīng)凹面鏡和平面鏡反射至石英體。

優(yōu)選的是，陽極板為圓環(huán)形或均勻分布多個圓孔的圓形。

本發(fā)明的陰極基于紫外光放電，避免了基于等離子放電引起的陰極腐蝕，從而提高了陰極的使用壽命，而且在不消耗推進劑的情況下給小功率推進器提供高能電子，與現(xiàn)有的陰極相比，不消耗推進劑，省去了供氣設(shè)備、簡化供電設(shè)備，有效減少了系統(tǒng)總質(zhì)量。本發(fā)明具有使用壽命長、體積小、重量輕的特點。

附圖說明

圖1是具體實施方式二所述的一種用于低功率電推進器的背照式光陰極的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是具體實施方式三所述的一種用于低功率電推進器的背照式光陰極的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是具體實施方式四所述的一種用于低功率電推進器的背照式光陰極的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是具體實施方式五中的圓環(huán)形陽極板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是具體實施方式五中的均勻分布多個圓孔的圓形陽極板的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一：本實施方式所述的一種用于低功率電推進器的背照式光陰極，包括石英體100、ito薄膜200和紫外光源400；

石英體100和陽極板300相對平行放置，石英體100面向陽極板300的一側(cè)設(shè)有ito薄膜200，陽極板300上施加的電壓高于ito薄膜200的電壓；

紫外光源400出射的紫外光由石英體100透射至ito薄膜200，ito薄膜200將紫外光全反射，ito薄膜200逸出的電子由陽極板300的孔洞穿出。

利用紫外光源照射ito薄膜，當(dāng)電子能量超過表面逸出功時，即可發(fā)射電子。在石英體的一面貼上ito薄膜，并在薄膜上施加負電位-u2，紫外光從石英體另一面照射ito薄膜，距離ito薄膜適當(dāng)距離處放置一陽極板，陽極板施加一高電位u1，光電子在電場的作用下被定向?qū)С?，形成電流?/p>

具體實施方式二：結(jié)合圖1具體說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式一所述的一種用于低功率電推進器的背照式光陰極作進一步說明，本實施方式中，石英體100為石英三棱鏡，ito薄膜200設(shè)置在三棱鏡的側(cè)面。

紫外光垂直入射至石英三棱鏡，然后折射至ito薄膜，再由ito薄膜全反射。本實施方式中選取2cm*2cm*0.3cm規(guī)格的ito薄膜，為滿足紫外光垂直入射和在ito薄膜壁上發(fā)生全反射，選取頂角最大為102度的石英三棱鏡。陽極板與ito薄膜的電壓差選為100v，間隙選為1cm。以上各參數(shù)可根據(jù)具體情況進行修改優(yōu)化。電子從ito薄膜逸出，陽極板鏤空，電子通過陽極板的孔洞導(dǎo)出陰極，從而為電推進器提供高能電子。本實施方式中紫外光源400采用紫外線激光器實現(xiàn)。

具體實施方式三：結(jié)合圖2具體說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式一所述的一種用于低功率電推進器的背照式光陰極作進一步說明，本實施方式中，石英體100為圓柱形，ito薄膜200設(shè)置在圓柱的底面。

ito薄膜設(shè)置在圓柱上底面上，紫外光垂直從石英下底面射入。本法實施方式中紫外光源400采用紫外燈實現(xiàn)。

具體實施方式四：結(jié)合圖3具體說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式一所述的一種用于低功率電推進器的背照式光陰極作進一步說明，本實施方式中，還包括凹面鏡500和平面鏡600；紫外光源400采用推進器羽流區(qū)的輻射光實現(xiàn)；推進器羽流區(qū)的輻射光依次經(jīng)凹面鏡和平面鏡反射至石英體100。

本實施方式中，去掉紫外線激光器或者紫外燈。利用凹面鏡和平面鏡配合將推進器羽流區(qū)的輻射光收集并反射到ito薄膜面上。由于省去了需要另配備的紫外光源，進一步減小了裝置的體積，減輕了裝置的重量，節(jié)約了能量。

圖3中700為霍爾推力器或離子推力器，800為羽流區(qū)。

具體實施方式五：結(jié)合圖4和5具體說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式一所述的一種用于低功率電推進器的背照式光陰極作進一步說明，本實施方式中，陽極板300為圓環(huán)形或均勻分布多個圓孔的圓形。

陽極板300采用圓環(huán)形或均勻分布多個圓孔的圓形，由ito薄膜200逸出的電子可以由陽極板300導(dǎo)出。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。

雖然在本文中參照了特定的實施方式來描述本發(fā)明，但是應(yīng)該理解的是，這些實施例僅僅是本發(fā)明的原理和應(yīng)用的示例。因此應(yīng)該理解的是，可以對示例性的實施例進行許多修改，并且可以設(shè)計出其他的布置，只要不偏離所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍。應(yīng)該理解的是，可以通過不同于原始權(quán)利要求所描述的方式來結(jié)合不同的從屬權(quán)利要求和本文中所述的特征。還可以理解的是，結(jié)合單獨實施例所描述的特征可以使用在其他所述實施例中。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種用于低功率電推進器的背照式光陰極，涉及低功率電推進器領(lǐng)域，為了解決現(xiàn)有的陰極無法滿足低功率電推進器的需求的問題。該陰極的石英體和陽極板相對平行放置，石英體面向陽極板的一側(cè)設(shè)有ITO薄膜，陽極板上施加的電壓高于ITO薄膜的電壓；紫外光源出射的紫外光由石英體透射至ITO薄膜，ITO薄膜將紫外光全反射，ITO薄膜逸出的電子由陽極板的孔洞穿出。本發(fā)明適用于低功率電推進器。

技術(shù)研發(fā)人員：朱悉銘;寧中喜;韓星;劉晨光;孟圣峰;王彥飛
受保護的技術(shù)使用者：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.09
技術(shù)公布日：2017.10.17