一种磁增强的、高压推进剂隔离器已被设想纳入材料加工或天基离子系统。高压隔离器需要在离子源(通常在高压下)和气体馈电系统之间提供电气隔离。

图1所示。一个磁增强推进剂隔离器,它将气体供给线与离子源隔离,基本上是一个传统的隔离管夹在永久磁铁之间,产生一个强大的横向场。

到目前为止,通常的做法是在接地的气体馈线和高压等离子体源之间安装陶瓷断口(陶瓷管的一部分)来提供所需的电气隔离,如图1的上半部分所示。不幸的是,在13 Pa和13 kPa之间的工作压力和千伏电位,短的陶瓷间隔经常会由于原料气体的电击穿而失效,从而导致陶瓷内部形成高导电的等离子放电。这种击穿有效地将离子源缩短到接近地电位,从而防止高压操作。

如图1下方所示,一个磁增强的高压隔离器由一个浸没在强横向磁场中的传统陶瓷隔离器组成。这种强的横向磁场是由市场上可用的稀土磁体提供的。在给定的隔离器内部压力下,磁场增加了击穿电压,从而扩大了不发生击穿的操作条件范围。

磁场的主要目的是严格限制电子平行于隔离器轴线的运动。近似地说,电子被限制在磁力线周围作圆周运动,并且只有通过与中性分子或离子的碰撞才能扩散穿过横场。为了抑制电子沿轴的扩散,以防止雪崩的形成和击穿,磁场必须足够强,以至于电子的回旋频率(与磁场强度成正比)大大超过电子与中性粒子之间的碰撞频率。

图2。与图1相似的原型隔离管两端施加的击穿电位(有和没有磁增强)被测量为氙气体压力的函数。这些图具有典型的帕森分解曲线的形式。

通过在常规隔离器的两侧放置稀土磁铁,构建了一个磁增强隔离器的原型。与此结构相关的横向磁场在中心线上为2.6 kG。在不同气体压力下的试验中,发现磁增强隔离器的击穿电位超过了相同的无磁增强隔离器的击穿电位(见图2)。在低压下击穿电位的增幅最大;这是预期的,因为在这些条件下,电子运动被充分磁化,由于较低的电子中性碰撞频率。

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这篇文章首次发表于2000年11月号的NASA技yabovip16.com术简介杂志。

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