碳纳米管气体场电离推力器.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115750251A(43)申请公布日2023.03.07(21)申请号202211264326.6(22)申请日2022.10.17(71)申请人清华大学地址100084北京市海淀区清华园(72)发明人李水清苏利鹏卓建坤刘浩宋民航(74)专利代理机构北京华进京联知识产权代理有限公司11606专利代理师何家鹏(51)Int.Cl.F03H1/00(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图6页(54)发明名称碳纳米管气体场电离推力器(57)摘要本发明涉及一种碳纳米管气体场电离推力器，其包括本体和加速区诊断机构，本体包括上盖、连接于上盖的底座，以及装配于上盖和底座之间的电极组件，上盖和底座采用绝缘材料制成，电极组件包括沿底座和上盖的排布方向依次排布的高压引线环和低压引线环，且高压引线环抵接于底座的端面，低压引线环抵接于上盖的端面，高压引线环用于与高压电源的高压端电连接，低压引线环用于与高压电源的低压端电连接，电极组件用于电离通过底座进入电极组件内的工质气体；加速区诊断机构包括第一相机和第一电信号采集卡，第一相机用于观察电极组件的电离情况，第一电信号采集卡用于测量低压引线环侧的采样电阻电信号，进而转换为离子电流值。CN115750251ACN115750251A权利要求书1/2页1.一种碳纳米管气体场电离推力器，其特征在于，包括：本体(100)，包括上盖(110)、连接于所述上盖(110)的底座(120)，以及装配于所述上盖(110)和所述底座(120)之间的电极组件(130)，所述上盖(110)和所述底座(120)采用绝缘材料制成，所述电极组件(130)包括沿所述底座(120)和所述上盖(110)的排布方向依次排布的高压引线环(131)和低压引线环(136)，且所述高压引线环(131)抵接于所述底座(120)的端面，所述低压引线环(136)抵接于所述上盖(110)的端面，所述高压引线环(131)用于与高压电源的高压端电连接，所述低压引线环(136)用于与所述高压电源的低压端电连接，所述电极组件(130)用于电离通过所述底座(120)进入所述电极组件(130)内的工质气体；加速区诊断机构(200)，包括第一相机(210)和第一电信号采集卡，所述第一相机(210)用于观察所述电极组件(130)的电离情况，所述第一电信号采集卡用于测量所述低压引线环(136)侧的采样电阻电信号，进而转换为离子电流值。2.根据权利要求1所述的碳纳米管气体场电离推力器，其特征在于，所述电极组件(130)包括碳纳米管高压电极(132)、碳纳米管阵列(133)、绝缘隔离环(134)、栅极(135)，所述碳纳米管高压电极(132)背离所述碳纳米管阵列(133)的一侧贴合于所述高压引线环(131)，所述栅极(135)上表面贴合于所述低压引线环(136)，所述绝缘隔离环(134)用于隔离所述碳纳米管高压电极(132)和所述栅极(135)，且所述碳纳米管阵列(133)位于所述绝缘隔离环(134)的通孔处，所述绝缘隔离环(134)为侧面抛光的石英玻璃圆环；所述加速区诊断机构(200)还包括第二电信号采集卡和掩膜片(220)，所述掩膜片(220)装配于所述绝缘隔离环(134)和所述碳纳米管高压电极(132)之间，所述掩膜片(220)用于将多个所述碳纳米管阵列(133)划分为多个电离区域，所述栅极(135)包括多个呈扇形状的子栅极电极片(1351)，多个子栅极电极片(1351)和多个所述电离区域一一对应，每个所述子栅极电极片(1351)能够与所述低压端电连接，每个所述子栅极电极片(1351)均能够与所述第二电信号采集卡连接，所述第二电信号采集卡用于测量离子撞击所述子栅极电极片(1351)所诱导产生的电流值。3.根据权利要求2所述的碳纳米管气体场电离推力器，其特征在于，所述碳纳米管高压电极(132)的低阻硅基底设置有碳纳米管阵列(133)，且所述碳纳米管阵列(133)朝向背离所述高压引线环(131)的方向延伸，所述掩膜片(220)包括底盘(221)和沿其径向延伸的多个支条(222)，所述掩膜片(220)插接在所述碳纳米管阵列(133)上，以使所述支条(222)将所述碳纳米管阵列(133)分隔为多个所述电离区域。4.根据权利要求1所述的碳纳米管气体场电离推力器，其特征在于，还包括羽流区诊断机构(300)，所述羽流区诊断机构(300)包括离子探针(310)和羽流出口管(320)，所述羽流出口管(320)与所述上盖(110)连通，以使电离后的气体通过所述羽流出口管(320)所述排出，所述离子探针(310)的探头伸入至所述羽流出口管(320)的管内，所述离子探针(310)用于检测通过所述羽流出口管(320)的预设位置的