丁 继，郭 宁，谷增杰，唐福俊，王 进

（兰州空间技术物理研究所 真空技术与物理重点实验室，兰州 730000）

冷启动空心阴极结构与关键特性分析

丁 继，郭 宁，谷增杰，唐福俊，王 进

（兰州空间技术物理研究所 真空技术与物理重点实验室，兰州 730000）

冷启动空心阴极启动速度快、结构简单、可靠性高，是空间用空心阴极发展的重要方向。对比介绍了三种主要的冷启动空心阴极结构及其优缺点。分析了点火特性与工质流率、孔径、电极距离和电源之间的关系，稳态特性与放电电流、工质流率和发射体的材料之间的关系，以及主要的失效机理和相应的改善方法。得到的结论可以为冷启动空心阴极结构、参数的设计和优化提供参考。

空心阴极；冷启动；点火特性

0 引言

空心阴极是一种真空电子源器件，具有电子发射效率高、结构牢固可靠、寿命长的特点[1]，被广泛用于空间电推进、航天器主动电位控制、电动力学系绳等领域。

按照点火方式的不同，将空心阴极划分为热启动和冷启动空心阴极，热启动空心阴极启动前需通过加热器预热发射体，直到发射体温度达到足够的热电子发射温度，通过触持极和发射体之间施加电压实现启动[2]；冷启动空心阴极不用加热器预热发射体，依靠高压击穿触持极和发射体之间的工质气体，建立高电压低电流的辉光放电快速加热发射体，发射体的温度持续升高以致发射的热电子电流足够大，从而过渡到低电压大电流的弧光放电实现启动。……