一種小口徑變孔徑柵極組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及離子推力器設(shè)計(jì)與制造技術(shù)，以及離子刻蝕機(jī)設(shè)備離子源設(shè)計(jì)與制造技術(shù)，具體設(shè)計(jì)一種用于離子推力器的柵極組件。
【背景技術(shù)】
[0002]離子推力器的柵極組件由加速柵極和屏柵極通過絕緣體連接而成，其功能是引出并加速束流離子(簡稱束流)形成推力。受離子推力器放電室內(nèi)等離子體分布的影響，柵極組件引出的束流表現(xiàn)為中心區(qū)域密度高，而邊緣區(qū)域較小，這樣就在中心區(qū)域產(chǎn)生的交換電荷離子密度大，而邊緣區(qū)域較小，使得交換電荷離子對加速柵極中心區(qū)域轟擊濺射嚴(yán)重，邊緣區(qū)域較輕，導(dǎo)致加速柵極因中心區(qū)域離子轟擊濺射過于集中而造成其壽命縮短。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種改善或提高引出束流均勻性的變孔徑柵極組件，離子推力器柵極組件采用該變孔徑技術(shù)后，能夠有效降低其中心區(qū)域引出束流密度，增大邊緣區(qū)域引出束流密度，從而提高引出束流分布均勻性，使得在柵極組件中心區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的交換電荷離子密度減小，降低其對柵極組件加速柵極中心區(qū)域的轟擊濺射，達(dá)到延長加速柵極壽命的目的，進(jìn)而延長柵極組件的壽命。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
[0005]—種變孔徑柵極組件，由加速柵極和屏柵極，通過陶瓷絕緣子連接組成；加速柵極上的小孔為均勻孔徑；屏柵極上的小孔為變孔徑；其中，將屏柵極以中心點(diǎn)為起點(diǎn)，沿半徑方向劃分為多個區(qū)域，小孔直徑由中心區(qū)域向邊緣區(qū)域依次由小到大遞增。
[0006]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是:
[0007]應(yīng)用變孔徑柵極組件技術(shù)，能夠有效降低柵極組件中心區(qū)域的引出束流密度，增大邊緣區(qū)域的引出束流密度，提高離子推力器的束流均勻性。引出束流均勻性的提高，不但保證了柵極組件的工作穩(wěn)定性，還提高了柵極組件壽命。這是由于變孔徑柵極組件，在其中心區(qū)域引出的束流密度減小，產(chǎn)生的交換電荷離子密度也減小，使得交換電荷離子對加速柵極的轟擊濺射也減小，避免加速柵極在中心區(qū)域遭受離子轟擊過于集中而導(dǎo)致過早失效，壽命較短的現(xiàn)象。交換電荷離子密度的減小，能夠有效降低其對加速柵極的轟擊濺射，進(jìn)而延長加速柵極壽命，提高柵極組件及其離子推力器的壽命。為長壽命離子推力器的研制提供了技術(shù)保障。同時為離子推力器的進(jìn)一步發(fā)展做好技術(shù)準(zhǔn)備。
[0008]此外，變孔徑柵極組件技術(shù)還可應(yīng)用于離子刻蝕設(shè)備的離子源技術(shù)中，能夠有效提尚尚子源的刻蝕束流的均勾性和穩(wěn)定性，提尚廣品刻蝕質(zhì)量，降低廣品質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，提尚尚子刻蝕設(shè)備的技術(shù)水平，達(dá)到增加效益的目的。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明一種小口徑變孔徑柵極組件的屏柵極示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]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。
[0011]針對【背景技術(shù)】所提出的問題，如果降低柵極組件中心區(qū)域引出束流的密度，增大邊緣區(qū)域的引出束流密度，就可以減小交換電荷離子對加速柵極中心區(qū)域的轟擊濺射，解決離子對加速柵極中心區(qū)域轟擊濺射過于集中的問題，從而達(dá)到延長其壽命的目的。因此，降低柵極組件中心區(qū)域引出束流密度，增大邊緣區(qū)域的引出束流密度，是延長柵極組件壽命的有效途徑之一。
[0012]為此，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種變孔徑柵極組件，柵極組件包括加速柵極和屏柵極。其中，加速柵極上的小孔為均勻孔徑；而屏柵極上的小孔為變孔徑設(shè)計(jì)，即將柵極組件的屏柵極以中心點(diǎn)為起點(diǎn)，沿半徑方向分多個子區(qū)域，對各子區(qū)域的小孔直徑進(jìn)行變孔徑設(shè)計(jì)，小孔直徑由中心向邊緣區(qū)域依次由小到大遞增。
[0013]由于加速柵極小孔直徑均勻不變，而屏柵極小孔直徑自中心區(qū)域向邊緣區(qū)域由小依次變大，這就使得柵極組件引出束流的能力由屏柵極所決定。由于離子推力器放電室內(nèi)等離子體密度分布是中心區(qū)域大，邊緣區(qū)域小，經(jīng)屏柵極中心區(qū)域孔直徑小，邊緣區(qū)域孔徑大的柵極組件引出的束流密度是中心區(qū)域內(nèi)減小，而邊緣區(qū)域內(nèi)增大，在加速柵極小孔直徑均勻不變的條件下，屏柵極小孔直徑小，引出的束流密度小，小孔直徑大，則引出的束流密度大，使得引出的束流密度均勻性提高。
[0014]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的一種小口徑變孔徑柵極組件是在其加速柵極孔徑均勻不變的條件下，屏柵極由中心點(diǎn)起，沿半徑方向分3個區(qū)域，分別為中心區(qū)域1、中間區(qū)域2和邊緣區(qū)域3，其小孔直徑在3個區(qū)域由中心向邊緣依次由小變大。
[0015]將本發(fā)明變孔徑柵極組件應(yīng)用于1cm離子推力器柵極組件時，加速柵極小孔直徑為Φ1.1mm ;開孔區(qū)域直徑為Φ 100mm。
[0016]屏柵極中心區(qū)域I開孔區(qū)域?yàn)棣?0mm、小孔直徑為Φ1.8mm ;中間區(qū)域2開孔區(qū)域介于Φ 30mm?Φ 75mm之間、小孔直徑為Φ 1.95mm ;邊緣區(qū)域3開孔區(qū)域介于Φ 75mm?Φ 10mm之間、小孔直徑為Φ2.05mm。
[0017]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)】
1.一種變孔徑柵極組件，由加速柵極和屏柵極，通過陶瓷絕緣子連接組成；其特征在于， 加速柵極上的小孔為均勻孔徑； 屏柵極上的小孔為變孔徑；其中，將屏柵極以中心點(diǎn)為起點(diǎn)，沿半徑方向劃分為多個區(qū)域，小孔直徑由中心區(qū)域向邊緣區(qū)域依次由小到大遞增。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種小口徑變孔徑柵極組件，是通過提高其引出束流均勻性，延長柵極組件壽命，進(jìn)而達(dá)到延長離子推力器壽命的目的。柵極組件中的加速柵極小孔直徑均勻，將屏柵極開孔區(qū)域分為不同小孔直徑的多個區(qū)域，小孔直徑由中心區(qū)域向邊緣區(qū)域依次由小到大遞增，從而抑制減小中心區(qū)域的引出束流，增大邊緣區(qū)域的束流，來提高束流的均勻性。中心區(qū)域束流的減小，可有效減小該區(qū)域的交換電荷離子，進(jìn)而減小交換電荷離子對柵極組件該區(qū)域的濺射腐蝕，從而延長柵極組件壽命。
【IPC分類】H01J37/32
【公開號】CN105097407
【申請?zhí)枴緾N201510409966
【發(fā)明人】鄭茂繁, 張?zhí)炱? 楊福全, 耿海, 黃永杰, 孫運(yùn)奎
【申請人】蘭州空間技術(shù)物理研究所
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年7月13日