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。

磁性增强的高压隔离器,如图1的下部所示,由浸入强横向磁场中的传统陶瓷隔离器组成。由市售的稀土磁铁提供强的横向场。磁场在给定的隔离器内部压力下增加击穿电压,从而加宽不发生故障的操作条件的范围。

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。

通过将稀土磁体放置在常规隔离器的相对侧上的稀土磁体构成原型磁力增强隔离器。与该配置相关的横向磁场在中心线上为2.6千克。在各种气体压力下的测试中,发现磁性增强隔离器的击穿电位超过相同隔离器的耐光剂而没有磁性增强(参见图2)。细分潜力的最大增加在低压下实现;这是预期的,因为在这些条件下,由于电子中性碰撞频率较低,电子运动充分磁化。

这项工作是由约翰·e·福斯特完成的格伦研究中心。欲了解更多信息,请访问技术支持包(TSP)免费在线www.nasatech.com/tsp.在自然科学类别下。

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指卢- 16749。


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这篇文章首次发表于2000年11月号的美国宇航局金宝搏官网技术简报杂志。

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