Page 21 - 《真空与低温》2025年第5期

560 真空与低温 第 31 卷 第 5 期

力不足而导致 n k 减小是影响 V a 增大的一个重要原 试验中一定要严格控制 d ak ，才能保证数据真实
因。航天用空心阴极发射体通常选用高熔点、高 有效。
电导率、高电子发射密度、低蒸发率的 LaB 6 ，首先，
40
LaB 6 原材料必须为高纯度高密度，在完成发射体
35
加工后需要对其清洗、除气和高温净化。进入筛 30
选试验环节后，需要对空心阴极进行激活。随后 25
对 LaB 6 进行高温净化以提高其电子发射能力，如 V a /V 20
果激活时间不足，发射体表面污染物不能完全清除， 15
V a 会偏高。这种情况下，需要对不合格空心阴极进 10 d ak =1.2d 0
5 d ak =d 0
行复筛，通过复筛 V a 一般可以被控制在合格范围。
0
图 4 是 LHC-3L-28 产品 3 次筛选的 V a -t 数据，从图 0 20 40 60 80 100
t/h
中可以看出：第一次筛选过程中，激活和老炼阶段
的 V a 分别在 32.02～32.43 V 和 31.55～34.33 V；第 图 5 不同 d a 下的 V a -t 曲线
k
二次筛选过程中，激活和老炼阶段的 V a 分别在 Fig. 5 V a -t curves under different d ak
30.17～30.79 V 和 30.55～32.37 V；第三次筛选过程 （3） ˙ m Xe对 V a 影响
中，激活和老炼阶段的 V a 分别在 25.89～26.71 V 因 ˙ m Xe降低而导致 n k 减小是影响 V a 增大的另
和 25.24～27.11 V。图 4 表明，在空心阴极筛选试 一个主要原因。 ˙ m Xe由气体流量计和供气管路决定。
验的中，空心阴极发射体电子发射能力不足而导 试验系统经过长时间运行后，流量计可能出现计量
致 n k 减小引起的 V a 增大可以通过增加试验次数来 不准，供气管路出现漏气，导致 ˙ m Xe减小，因此需要
控制，通过合理选择筛选次数来净化空心阴极发射 定期对流量计进行标检和对供气管路进行检漏。
体，从而增大发射体 n k ，将 V a 控制在合理范围内。 如果远程监测到 ˙ m Xe减小，V a 增大，应暂停试验，对
流量计和供气管路进行检测，更换流量计和供气管

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激活试验 老炼试验 路，重新试验，V a 会恢复到合理范围。图 6 是用
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LHC-3L-28 空心阴极验证的 ˙ m Xe变化对 V a 的影响曲
30
25 线 。 图 中， 在 保 持 I k =0.8 A 恒 定 的 条 件 下 ， 当
V a /V 20 第一次筛选 ˙ m Xe从 0.109 mg/s 减小至 0.029 mg/s 过程中（ ∆ ˙m Xe=
15 第二次筛选 0.01 mg/s），V a 从 24.8 V 增大到 31.6 V。
第三次筛选
10

32
5 激活试验 LHC-3L-51
31
0
0 20 40 60 80 100 30
t/h
29
图 4 LHC-3L-28 3 轮筛选 V a -t 曲线（ ˙ m Xe =0.1 mg/s） V a /V 28
Fig. 4 V a -t curves after 3-round screening for LHC- 27
3L-28（ ˙ m Xe =0.1 mg/s） 26

25
（2） d a 对 k V a 影响
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0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02
d a 对 k V a 变化非常敏感。图 5 是 LHC-3L-88 产品 m Xe /（mg·s ）
·
−1
在首次筛选时，发现激活阶段 V a 在 33.83～34.18 V。
通过开舱检查，发现 d a 为设定值 d 0 的 1.2 倍，d a 增 图 6 V a - ˙ m Xe 曲线（I k =0.8 A）
k
k
Fig. 6 V a - ˙ m Xe curve （I k =0.8 A）
大的主要原因是外挂阳极与其支撑结构间隙增
大。重新固定外挂阳极后对 LHC-3L-88 复筛，激活 （4） V k 对 V a 影响
阶段 V a 在 27.32～27.76 V，老炼阶段 V a 在 26.79～ V k 增大会导致 V a 增大。图 7 是用 LHC-3L-51
27.66 V，数据正常。图 5 表明，d a 增大引起 V a 的 产品验证的 V a 随 V k 增大的变化趋势，从图中可以
k
增大与理论分析相符合，因此，在空心阴极筛选 看 出， 当 V k 从 10.63 V 增 大 到 24.85 V 过 程 中 ， V a