Page 93 - 《真空与低温》2025年第3期

364 真空与低温 第 31 卷 第 3 期

了累计 2 309 h 的寿命考核，并最终主动中止了测试。 丝的发射性能，发现通过增加螺旋圈数可以有效提
可见，铱-氧化钇灯丝在较高的发射束流下可以实现 高发射电流，在此基础上实现了超过 230 mA 的总
2 000 h 以上的工作寿命。对于低轨卫星等服役周 发射电流，性能远超现有的铱-氧化钇灯丝。针对
期短的航天飞行器来说，该寿命基本可以覆盖飞行器 体积增大会发生变形的问题，通过增加绝缘支撑结
的整个在轨周期。值得一提的是，在寿命测试的过 构使灯丝保持形状，提高了灯丝的抗振动冲击能力
程出现了设备意外断电的情形，设备的泵组停止了 和性能稳定性，单个灯丝的使用寿命超过 2 300 h。
工作。在恢复供电后，泵组没有打开，但是灯丝加 这些结果表明，铱-氧化钇灯丝在航天领域具有广
热电源却正常进行了供电。在腔室内部压力为 10 Pa 阔的应用前景。
左右的条件下，灯丝连续工作了 5 h 以上未发生损坏
参考文献：
（图 6 箭头指示区域），并且在腔室恢复高真空之后
又连续工作了 600 多小时，发射电流未有明显变化。 [1] 毕俊凯，肖武平，何慧东. 2023 年全球航天发射统计分析
由此可见，铱-氧化钇灯丝对短时间的高压力冲击 [J]. 国际太空，2024（2）：12−16.
有很强的抵抗力，这一点相比空心阴极、钡钨阴极、 [2] WIRZ R，GOEBEL D，MARRESE C，et al. Development of
场发射阴极等其他阴极具有显著优势，尤其适用于 cathode technologies for a miniature ion thruster[C]//39th
在低轨、氧化性较强的工质等恶劣条件下使用。 AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and
Exhibit：American Institute of Aeronautics and Astronautics，
10 −3
2003.
55
[3] RAFALSKYI D，MARTÍNEZ J M，HABL L，et al. In-orbit
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30
0 500 1 000 1 500 2 000 2 500 1969，19（8）：353−359.
时间/h −9 −1
[7] 张虎忠，葛金国，姚鹏，等. 10 ~10 Pa 宽量程电离真空计
图 6 铱-氧化钇灯丝的长时间寿命考核 研制与性能研究 [J]. 真空与低温，2022，28（4）：392−396.
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针对空间在轨情况下温差大的特点，对灯丝进
[9] HOLSTE K，DIETZ P，SCHARMANN S，et al. Ion thrusters
行了航天热冲击试验。如图 5（b）所示，一根直径
for electric propulsion： Scientific issues developing a niche
为 0.15 mm、12 圈的螺旋灯丝在经过 500 次±110 ℃
technology into a game changer[J]. Review of Scientific In-
的热冲击试验之后，灯丝的发射性能几乎没有变化，
struments，2020，91（6）：061101.
同等加热功率下灯丝的发射电流与试验前的数值
[10] 杜士珍，陈德琪，孙幼林. 一种制备氧化钇阴极的电泳法
相差不到 3%。因此，可以认为铱-氧化钇灯丝在经
[J]. 华中师院学报（自然科学版），1984（4）：38−40.
历航天热冲击试验之后发射性能并不会衰减。
[11] 魏贤龙，毛舒宇，李志伟，等. 一种热电子发射装置及电子

4 结论 器件：CN218957665U[P]. 2023−05−02.
本文通过设计螺旋形结构提高了铱-氧化钇灯 （责任编辑：郭 云）

引文信息：李志伟，李洋，张光华，等. 面向空间应用的铱-氧化钇灯丝研制[J]. 真空与低温，2025，31（3）：360−364.
LI Z W，LI Y，ZHANG G H，et al. Study on iridium-yttrium oxide filaments for space applications[J]. Vacuum and Cryo-
genics，2025，31（3）：360−364.