七铝酸十二钙阴极放电优化及耐氧化特性研究

发布时间：2022-11-12 11:39

　　空心阴极是电推进系统的电子源,它是电推进系统可靠性的最主要因素。工质气体纯度是影响阴极可靠性的关键因素之一,高要求的工质纯度增加了电推进系统地成本。同时,较弱的抗氧化能力制约了传统空心阴极（LaB6、BaO-W）的应用空间。C12A7:e^-电子化合物具有低逸出功、化学性质稳定的特性,而且本身具备一定耐氧化能力。通过将C12A7:e^-电子化合物作为阴极的发射体,研究其放电特性,评估其耐氧化能力。有助于降低电推进的应用成本以及拓展阴极的应用空间,因此研究C12A7阴极具有重要意义。针对C12A7:e^-电子化合物熔点低以及发射体容易退化的现象,改进了阴极部件的结构尺寸和材料,同时利用仿真软件对阴极的热量分布和等离子体演化规律进行分析。测量了C12A7:e^-电子化合物和（掺杂Sr）C12A7:e^-电子化合物的热电子发射特性。验证了C12A7阴极的启动性能,相对于传统阴极,C12A7阴极启动过程需要比较长的时间。随着点火次数的增加,C12A7阴极的启动会逐渐变得容易。详细地研究了以C12... 

【文章页数】：94 页

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 研究的目的及意义
    1.3 C12A7阴极研究现状
        1.3.1 美国对C12A7阴极的研究现状
        1.3.2 德国对C12A7阴极的研究现状
    1.4 C12A7:e~-电子化合物材料研究现状
        1.4.1 国外对C12A7:e~-材料的研究现状
        1.4.2 国内对C12A7:e~-材料的研究现状
    1.5 本文主要内容及章节安排
第2章 C12A7阴极设计与启动性能研究
    2.1 C12A7阴极结构设计
        2.1.1 C12A7发射体
        2.1.2 C12A7阴极结构
    2.2 C12A7阴极热设计
        2.2.1 热仿真模型
        2.2.2 模拟结果及分析
    2.3 C12A7阴极放电特性模拟研究
        2.3.1 Comsol仿真模型
        2.3.2 阴极稳态放电模拟结果及分析
    2.4 C12A7阴极点火特性
        2.4.1 实验条件
        2.4.2 启动特性
        2.4.3 发射体退化特性
    2.5 发射体掺杂对热电子发射特性的影响
        2.5.1 C12A7:e~-热电子发射特性
        2.5.2 Sr掺杂C12A7:e~-热电子发射特性
    2.6 本章小结
第3章 C12A7阴极稳态放电特性研究
    3.1 引言
    3.2 实验装置及参数测量方法
        3.2.1 实验装置
        3.2.2 数据采集以及处理方法
        3.2.3 红外测温方法
    3.3 C12A7阴极放电参数变化规律研究
        3.3.1 稳态放电特性研究
        3.3.2 放电振荡特性研究
        3.3.3 加热器加热对放电特性的影响
        3.3.4 C12A7阴极自持放电熄灭过程分析
    3.4 温度分布特性
        3.4.1 发射体温度
        3.4.2 钨顶温度
    3.5 C12A7阴极放电等离参数分布研究
        3.5.1 等离子体密度
        3.5.2 电子温度
        3.5.3 烧蚀产物光谱测量结果及分析
    3.6 本章小结
第4章 C12A7阴极耐氧化特性研究
    4.1 实验装置与实验方案
        4.1.1 实验设备
        4.1.2 实验方案
    4.2 C12A7阴极耐氧化测试
        4.2.1 电参数随时间演化规律
        4.2.2 氧气浓度对电势影响研究
    4.3 氧气浓度对振荡影响研究
        4.3.1 氧气浓度对阳极电势振荡的影响
        4.3.2 氧气浓度对触持极电势振荡的影响
        4.3.3 氧气浓度对电流振荡的影响
    4.4 氧气浓度对阴极温度影响研究
        4.4.1 氧气浓度对钨顶温度影响
        4.4.2 氧气对发射体温度的影响
    4.5 氧气对发射体性质影响研究
        4.5.1 发射体外观对比
        4.5.2 发射体表面微观形貌变化
        4.5.3 发射体能谱变化
        4.5.4 阴极发射体氧化形式分析
    4.6 本章小结
第5章 背压对阴极放电特性的影响研究
    5.1 实验装置及参数测量方法
    5.2 背压对电参数影响规律
        5.2.1 背压对阳极电压影响规律
        5.2.2 背压对电流波动影响规律
    5.3 背压对羽流影响规律
        5.3.1 不同背压时稳态下羽流变化
        5.3.2 不同背压时瞬态羽流变化
        5.3.3 背压对羽流离子图像影响研究
    5.4 背压对等离子体参数影响研究
        5.4.1 等离子体参数测量方法
        5.4.2 不同背压下离子能量分布研究
        5.4.3 不同背压下电子密度和电子温度
        5.4.4 不同背压下电子能量分布
    5.5 不同背压下光谱信号测量结果以及分析
        5.5.1 实验装置介绍
        5.5.2 光谱信号测量结果及分析
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]临近空间高超声速飞行器发展现状与关键技术[J]. 郭鹏飞,于加其,赵良玉.  飞航导弹. 2012(11)
[2]临近空间高超声速飞行器关键技术及展望[J]. 黄伟,罗世彬,王振国.  宇航学报. 2010(05)
[3]临近空间大气环境研究现状[J]. 吕达仁,陈泽宇,郭霞,田文寿.  力学进展. 2009(06)
[4]临近空间飞行器应用前景及发展概况分析[J]. 王艳奎.  中国航天. 2009(10)
[5]全球变化条件下的平流层大气长期变化趋势[J]. 胡永云,丁峰,夏炎.  地球科学进展. 2009(03)
[6]临近空间飞行器发展与应用分析[J]. 李怡勇,李智,沈怀荣.  装备指挥技术学院学报. 2008(02)
[7]我国上空平流层中微量气体的垂直分布和变化趋势[J]. 陈月娟,施春华,周任君,毕云.  地球物理学报. 2006(05)

博士论文
[1]Er3+/Yb3+双掺C12A7单晶的生长及其上转换荧光性能的研究[D]. 孙金超.哈尔滨工业大学 2014



本文编号：3706299