基于Townsend放电点火的射频感性耦合中和器的制作方法

本申请涉及电推力器以及离子镀膜设备，具体涉及基于townsend放电点火的射频感性耦合中和器。

背景技术：

1、离子源通常发射正离子束进行工作，在离子镀膜以及航天器的电推力器等设备上均有运用，在其工作时必须配合中和器来进行羽流中和。目前具有大电流(≥1a)发射能力的中和器类型主要为空心阴极，发射体材料主要为钡钨、六硼化镧等，但其发射体很容易被氧化而导致中和器失效，不适合在低空轨道以及地面真空度较低的环境工作。射频感性耦合中和器内部无需发射体，避免了中和器氧化失效的风险。射频感性耦合中和器通过射频功率耦合进等离子体来维持等离子体放电，通过施加静电场将电子引出。

2、目前已有的射频感性耦合中和器一般需要大功率或者加入热发射灯丝进行点火，点火条件要求较高且结构相对复杂，在航天领域中增加了推进系统的研制难度和使用成本。

技术实现思路

1、为此，本申请提供基于townsend放电点火的射频感性耦合中和器，以解决现有射频中和器存在点火条件要求较高且结构相对复杂的问题。

2、为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

3、一种基于townsend放电点火的射频感性耦合中和器，包括：中和器主体、电离模块、供气模块、点火及电子引出模块；所述中和器主体包括外壳和设置于所述外壳底部且与其连接的外壳底板，所述电离模块包括放电室和射频天线，所述供气模块包括高压气瓶、质量流量控制器和进气管，所述点火及电子引出模块包括收集极和放电针；

4、所述放电室设置于所述外壳内，所述射频天线设置于放电室的外壁，且射频天线连接射频源；

5、所述放电室的下端设置有进气口，所述进气口与所述进气管的一端连接，进气管的另一端通过所述质量流量控制器与所述高压气瓶连接，放电室的上端设置有电子引出口；

6、所述放电针设置于所述放电室的内部，所述收集极设置于所述放电室的内壁，且放电针与正高压电源正极连接，收集极与正高压电源回路极或地极连接；

7、还包括射频源，所述射频源为所述射频天线提供射频能量。

8、可选地，所述外壳的内部且对应于所述外壳底板的上部设置有固定底板，用于固定所述放电室。

9、可选地，所述固定底板的材料为陶瓷材料。

10、可选地，所述射频天线通过天线固定器安装于所述放电室的外壁。

11、可选地，所述天线固定器与所述外壳底板通过螺钉连接。

12、可选地，所述进气口处连接气管连接器，所述进气管通过所述气管连接器与所述外壳底板连接。

13、可选地，还包括放电针隔离片，所述放电针隔离片设置于所述放电针的一端。

14、可选地，所述射频源与所述射频天线之间还依次设置有功率放大器、匹配网络。

15、相比现有技术，本申请至少具有以下有益效果：

16、1、本申请基于对现有技术问题的进一步分析和研究，提供了基于townsend放电点火的射频感性耦合中和器，包括：中和器主体、电离模块、供气模块、点火及电子引出模块，利用放电针与收集极间的强电场引发气体击穿放电实现中和器点火，通过外加的电源实现，无需高射频功率，降低了中和器点火时间，可满足实时点火；与其他射频感性耦合中和器相比，本申请结构简单、工作稳定、点火要求低，减少了保持极，避免了保持极对电子的截获，提高了中和器电子发射能力和效率。

17、2、本申请进气管通过气管连接器与外壳底板连接，气管连接器的设置可以快速、方便地实现进气管的连接，确保气体流通的连续性和稳定性，同时也可以方便地对气管进行维护和更换，节省了时间和人力成本；进气管连接质量流量控制器，能够精准控制流量。

18、3、本申请还包括放电针的一端还设置有放电针隔离片，用于隔离放电针与放电室内壁之间的直接接触，能够限制放电区域，使放电更加集中和便于控制，提高放电效率。

技术特征：

1.一种基于townsend放电点火的射频感性耦合中和器，其特征在于，包括：中和器主体、电离模块、供气模块、点火及电子引出模块；所述中和器主体包括外壳和设置于所述外壳底部且与其连接的外壳底板，所述电离模块包括放电室和射频天线，所述供气模块包括高压气瓶、质量流量控制器和进气管，所述点火及电子引出模块包括收集极和放电针；

2.根据权利要求1所述的基于townsend放电点火的射频感性耦合中和器，其特征在于，所述外壳的内部且对应于所述外壳底板的上部设置有固定底板，用于固定所述放电室。

3.根据权利要求2所述的基于townsend放电点火的射频感性耦合中和器，其特征在于，所述固定底板的材料为陶瓷材料。

4.根据权利要求1所述的基于townsend放电点火的射频感性耦合中和器，其特征在于，所述射频天线通过天线固定器安装于所述放电室的外壁。

5.根据权利要求4所述的基于townsend放电点火的射频感性耦合中和器，其特征在于，所述天线固定器与所述外壳底板通过螺钉连接。

6.根据权利要求1所述的基于townsend放电点火的射频感性耦合中和器，其特征在于，所述进气口处连接气管连接器，所述进气管通过所述气管连接器与所述外壳底板连接。

7.根据权利要求1所述的基于townsend放电点火的射频感性耦合中和器，其特征在于，还包括放电针隔离片，所述放电针隔离片设置于所述放电针的一端。

8.根据权利要求1所述的基于townsend放电点火的射频感性耦合中和器，其特征在于，所述射频源与所述射频天线之间还依次设置有功率放大器、匹配网络。

技术总结本申请公开了基于Townsend放电点火的射频感性耦合中和器，以解决现有射频中和器存在点火条件要求较高且结构相对复杂的问题。本申请包括中和器主体、电离模块、供气模块、点火及电子引出模块，电离模块包括放电室和射频天线，点火及电子引出模块包括收集极和放电针，放电针设于放电室内部，收集极设于放电室内壁，且放电针与正高压电源正极连接，收集极与正高压电源回路极或地极连接；利用放电针与收集极间的强电场引发气体击穿放电实现中和器点火，降低了中和器点火时间，可满足实时点火；与其他射频感性耦合中和器相比，本申请结构简单、工作稳定、点火条件要求低，减少了保持极，避免了保持极对电子的截获，提高了中和器电子发射能力和效率。技术研发人员：班鑫,付佳豪,贺建武受保护的技术使用者：中科星动力科技（无锡）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11