圆筒形防溅射靶的制作方法

本发明涉及一种用于地面电推进试验等离子空间环境模拟设备中的防溅射系统技术领域，尤其是涉及一种圆筒形防溅射靶。

背景技术：

电推进羽流主要由气体电离形成的等离子体组成，包含束流等离子体和电荷交换等离子体，会对航天器产生溅射污染效应，既包括带电粒子和中性粒子的沉积污染，又有高速带电粒子对航天器表面溅射刻蚀造成的溅射污染。

在地面电推进试验中，当高能束流离子和电荷交换离子碰撞于真空舱舱壁材料表面时，只要离子能量大于被碰撞材料的溅射阈值就会产生溅射污染，从而影响真空舱内粒子分布情况，严重影响实验结果。因此，需要对防溅射分子沉进行合理设计。

国际上一些适用于电推进的大型真空舱的防溅射分子沉结构的设计结构主要有平板式，异形式两种。但是现有的的防溅射分子沉结构的防溅射靶的结构简单，且在进行长时间地面电推进实验以及沉积污染物成分、质量分析时，溅射产物的空间分布及返流污染物都会对实验结果造成影响。

因此，本申请针对上述问题提供一种新的圆筒形防溅射靶。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种圆筒形防溅射靶，以解决现有技术中存在的防溅射靶对溅射产物及返流污染物的降低效果不佳的技术问题。

基于上述目的，本发明提供一种圆筒形防溅射靶，包括圆筒形防溅射靶骨架主体和圆筒形防溅射靶翅片组；

所述圆筒形防溅射靶骨架主体包括第一管、第二管和第一冷却管；

所述第一冷却管呈环形，且所述第一冷却管有多个，多个所述第一冷却管的轴线方向重合；

多个所述第一冷却管通过所述第一管和所述第二管固定连接，形成圆筒形，且所述第一管、所述第二管和多个所述第一冷却管之间均相连通；

所述第一管上连接有第一进液口，所述第二管上连接有第一出液口；

所述圆筒形防溅射靶翅片组与所述第一冷却管连接，形成所述圆筒形的侧壁。

在上述任一技术方案中，进一步地，本发明所述第一管和所述第二管的轴线方向平行；

所述第一管和所述第二管分别连接于所述第一冷却管沿径向方向的两端。

在上述任一技术方案中，进一步地，本发明所述圆筒形防溅射靶为卧式结构；

所述第一管位于所述第二管的底端。

在上述任一技术方案中，进一步地，本发明多个所述第一冷却管沿所述第一管的轴线方向均匀设置。

在上述任一技术方案中，进一步地，本发明所述的圆筒形防溅射靶，还包括进液总管；

所述进液总管设置于所述第一管远离所述第二管的一侧，且所述进液总管的轴线方向与所述第一管的轴线方向平行；

沿所述圆筒形的轴线方向，所述圆筒形具有相对应的第一端和第二端；

多个所述第一冷却管中靠近所述第一端的第一冷却管为第一端管，靠近所述第二端的第一冷却管为第二端管；

所述第一管靠近所述第一端管的位置与所述进液总管连通，且所述第一管靠近所述第二端管的位置与所述进液总管连通；

所述进液总管上连接有所述第一进液口。

在上述任一技术方案中，进一步地，本发明所述进液总管通过第一软管连通有进液管；

所述第二管通过第二软管连通有出液管；

所述进液管上设置有所述第一进液口；所述出液管上设置有第一出液口。

在上述任一技术方案中，进一步地，本发明所述圆筒形防溅射靶翅片组包括第一翅片和第二翅片；

沿所述第一翅片的长度方向，所述第一翅片首尾相围接形成环体；沿所述第二翅片的长度方向，所述第二翅片首尾相围接形成环体；

沿所述第一冷却管的轴线方向，所述第一冷却管的一端连接有所述第一翅片，另一端连接有所述第二翅片，且所述第一翅片和所述第二翅片的轴线方向和所述第一冷却管的轴线方向重合；

沿所述圆筒形的轴线方向，所述第一翅片和所述第二翅片依次间隔设置；

相邻所述第一冷却管之间的所述第一翅片和所述第二翅片之间相配合，以令所述圆筒形防溅射靶翅片组形成的所述圆筒形的侧壁为封闭的侧壁。

在上述任一技术方案中，进一步地，本发明所述第一翅片连接于所述第一冷却管远离轴线的一侧；

所述第二翅片连接于所述第一冷却管靠近轴线的一侧。

在上述任一技术方案中，进一步地，本发明沿所述第一翅片的轴线方向，所述第一翅片包括相对应的第一连接端和第二连接端，所述第一连接端与所述第一冷却管连接，所述第一连接端呈弧形，且与所述第一冷却管相对应；和/或，沿所述第二翅片的轴线方向，所述第二翅片包括相对应的第三连接端和第四连接端，所述第三连接端与所述第一冷却管连接，所述第三连接端呈弧形，且与所述第一冷却管相对应；

所述第二连接端向靠近所述第一翅片的轴线的方向弯折，所述第四连接端向远离所述第二翅片的轴线的方向弯折，且所述第二连接端与所述第四连接端相对应。

在上述任一技术方案中，进一步地，本发明所述的圆筒形防溅射靶，还包括圆筒形防溅射靶包覆层；

所述圆筒形防溅射靶包覆层设置于所述圆筒形防溅射靶翅片组的外侧；

所述圆筒形防溅射靶包覆层的材料为碳纤维毡。

采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

使用时，通过在第一进液口和第一出液口之间连接冷却剂循环系统，以令冷却剂从第一进液口进入第一管，由于第一管、第二管和第一冷却管之间连通，冷却剂继而经过第一冷却管，从第二管的第一出液口排出，完成了冷却剂的一次循环过程。冷却剂在循环过程中，与第一冷却管连接的圆筒形防溅射靶翅片组也被传热降温。在地面电推进试验中，将圆筒形防溅射靶放入真空舱内，真空舱内具有较高能量的粒子溅射至圆筒形防溅射靶翅片组上，圆筒形防溅射靶翅片组对粒子进行降温冷却作用，以降低粒子的能量，从而降低粒子的溅射速度，以降低对真空舱的破坏；另一方面，具有较低温度的圆筒形防溅射靶翅片组能够在一定程度上对打在圆筒形防溅射靶翅片组表面的粒子进行低温吸附，有效降低溅射产物的含量及分布范围。

综上所述，圆筒形防溅射靶翅片组降低离子束对舱壁圆筒段的溅射，降低溅射产物中铁元素含量。同时能够对返流污染物进行低温吸附，降低返流污染物含量，保证试验效果。解决了现有技术中存在的防溅射靶对溅射产物及返流污染物的降低效果不佳的技术问题。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的圆筒形防溅射靶的结构示意图；

图2为图1所示的圆筒形防溅射靶的A部分的局部放大图；

图3为本发明实施例提供的圆筒形防溅射靶的剖视图；

图4为图3所示的圆筒形防溅射靶的B部分的局部放大图；

图5为本发明实施例提供的圆筒形防溅射靶的圆筒形防溅射靶骨架主体的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的圆筒形防溅射靶的第二翅片和第一冷却管连接的局部结构示意图。

图标：101-第一管；102-第二管；103-第一冷却管；111-进液总管；112-弯头；113-直管；121-第一软管；122-第二软管；131-进液管；132- 出液管；140-第一翅片；150-第二翅片；1501-第三连接端；1502-第四连接端。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

参见图1-图6所示，本实施例提供一种圆筒形防溅射靶，包括圆筒形防溅射靶骨架主体和圆筒形防溅射靶翅片组；

所述圆筒形防溅射靶骨架主体包括第一管101、第二管102和第一冷却管103；

参见图5所示，所述第一冷却管103呈环形，且所述第一冷却管103 有多个，多个所述第一冷却管103的轴线方向重合；

多个所述第一冷却管通过所述第一管101和所述第二管102固定连接，形成圆筒形，且所述第一管101、所述第二管102和多个所述第一冷却管 103之间均相连通；

所述第一管上连接有第一进液口，所述第二管上连接有第一出液口；

所述圆筒形防溅射靶翅片组与所述第一冷却管连接，形成所述圆筒形的侧壁。

需要说明的是，第一冷却管103的轴线方向即圆筒形的轴线方向。

可选地，第一冷却管和第一管、第一冷却管和第二管之间通过焊接连接；所述圆筒形防溅射靶翅片组与所述第一冷却管通过焊接连接。

使用时，通过在第一进液口和第一出液口之间连接冷却剂循环系统，以令冷却剂从第一进液口进入第一管，由于第一管、第二管和第一冷却管之间连通，冷却剂继而经过第一冷却管，从第二管的第一出液口排出，完成了冷却剂的一次循环过程。冷却剂在循环过程中，与第一冷却管连接的圆筒形防溅射靶翅片组也被传热降温。

在地面电推进试验中，将圆筒形防溅射靶放入真空舱内，真空舱内具有较高能量的粒子溅射至圆筒形防溅射靶翅片组上，圆筒形防溅射靶翅片组对粒子进行降温冷却作用，以降低粒子的能量，从而降低粒子的溅射速度，以降低对真空舱的破坏；另一方面，具有较低温度的圆筒形防溅射靶翅片组能够在一定程度上对打在圆筒形防溅射靶翅片组表面的粒子进行低温吸附，有效降低溅射产物的含量及分布范围。

综上所述，圆筒形防溅射靶翅片组降低离子束对舱壁圆筒段的溅射，降低溅射产物中铁元素含量。同时能够对返流污染物进行低温吸附，降低返流污染物含量，保证试验效果。解决了现有技术中存在的防溅射靶对溅射产物及返流污染物的降低效果不佳的技术问题。

优选地，参见图5所示，所述第一管101和所述第二管102的轴线方向平行；

所述第一管和所述第二管分别连接于所述第一冷却管沿径向方向的两端。

从而令从第一管进入的冷却剂能够经过整个第一冷却管之后才能进入第二管，从而排出，以延长冷却剂在第一冷却管中的流动路径，以增加在地面电推进试验中能够对粒子的冷却面积，从而增强对粒子的防溅射能力。

优选地，所述圆筒形防溅射靶为卧式结构；

所述第一管位于所述第二管的底端。

所述圆筒形防溅射靶为卧式结构，即：使用时，圆筒形的轴线方向水平。

冷却剂从第一进液口进入，从第一出液口排出，也即，冷却剂为下进上出，冷却剂在圆筒形防溅射靶骨架主体内循环时，从第一管进入第一冷却管，冷却剂在重力作用下，只有填满第一冷却管的底端才会逐渐上涨，直至将第一冷却管全部填满，才会从第二管排出，，进一步增加了对粒子的降温、吸附面积，增强对粒子的防溅射能力。

优选地，多个所述第一冷却管沿所述第一管的轴线方向均匀设置。

以提高整个圆筒形防溅射靶温度的均匀性。

优选地，本实施例所述的圆筒形防溅射靶，还包括进液总管111；

所述进液总管111设置于所述第一管101远离所述第二管102的一侧，且所述进液总管111的轴线方向与所述第一管101的轴线方向平行；

沿所述圆筒形的轴线方向，所述圆筒形具有相对应的第一端和第二端；

多个所述第一冷却管中靠近所述第一端的第一冷却管为第一端管，靠近所述第二端的第一冷却管为第二端管；

所述第一管靠近所述第一端管的位置与所述进液总管连通，且所述第一管靠近所述第二端管的位置与所述进液总管连通；

所述进液总管上连接有所述第一进液口。

也即，从第一进液口排入的冷却剂沿进液总管流动，且分别从第一管靠近第一端的位置、第一管靠近第二端的位置排入第一管，进而排入第一端管和第二端管，令冷却剂沿圆筒形沿轴线方向的两端向中间流动，令圆筒形防溅射靶的两端温度均匀，且提高多个第一冷却管的冷却剂的填满率，以及提高填满速度，实现快速降温，降低冷却剂汽化带来的影响。

另外，由于多个第一冷却管的轴线方向重合，因此，第一管、第二管的轴线方向均与圆筒的轴线方向平行，由于圆筒形的轴线方向水平，实现了第一管和第二管的轴线方向水平，冷却剂水平进入圆筒形防溅射靶骨架主体，以及水平从圆筒形防溅射靶骨架主体排出，进一步提高了圆筒形防溅射靶的两端温度均匀性。

可选地，沿进液总管的轴线方向，进液总管111包括相对应的第三端和第四端，第四端连接有所述第一进液口，第三端与所述第一管靠近所述第一端管的位置通过弯头112连通，进液总管位于第三端和第四端之间通过直管113与第一管靠近所述第二端管的位置连通。

需要说明的是，使用时，需要对第一管、第二管和进液总管中的多余的孔进行封堵，以保证试验正常进行。

优选地，所述进液总管111通过第一软管121连通有进液管131；

所述第二管102通过第二软管122连通有出液管132；

所述进液管上设置有所述第一进液口；所述出液管上设置有第一出液口。

使用时，进液管的第一进液口和出液管的第一出液口之间连接有所述冷却剂循环系统。

优选地，第一软管121和第二软管122为金属软管。

第一软管和第二软管用于补偿圆筒型防溅射靶骨架主体因热胀冷缩产生的轴向移动。

优选地，参见图1和图2所示，所述圆筒形防溅射靶翅片组包括第一翅片140和第二翅片150；

沿所述第一翅片的长度方向，所述第一翅片首尾相围接形成环体；沿所述第二翅片的长度方向，所述第二翅片首尾相围接形成环体；

沿所述第一冷却管的轴线方向，所述第一冷却管的一端连接有所述第一翅片，另一端连接有所述第二翅片，且所述第一翅片和所述第二翅片的轴线方向和所述第一冷却管的轴线方向重合；

沿所述圆筒形的轴线方向，所述第一翅片和所述第二翅片依次间隔设置；

相邻所述第一冷却管之间的所述第一翅片和所述第二翅片之间相配合，以令所述圆筒形防溅射靶翅片组形成的所述圆筒形的侧壁为封闭的侧壁。

可选地，第一翅片与第一冷却管通过焊接连接，第二翅片与第一冷却管通过焊接连接。

所述圆筒形防溅射靶翅片组包括第一翅片和第二翅片，从而令第一翅片、第二翅片与第一冷却管之间的连接更密封，以避免粒子来流穿过而不能吸附、降温。相邻所述第一冷却管之间的所述第一翅片和所述第二翅片之间相配合，以令所述圆筒形防溅射靶翅片组形成的所述圆筒形的侧壁为封闭的侧壁，以进一步保证了来流粒子无直接出口。

优选地，参见图3和图4所示，所述第一翅片连接于所述第一冷却管远离轴线的一侧；

所述第二翅片连接于所述第一冷却管靠近轴线的一侧。

第一方面，便于第一翅片、第二翅片与第一冷却管的连接，能够方便圆筒形防溅射靶的装配；

第二方面，能够进一步保证第一翅片、第二翅片与第一冷却管之间连接的密封性，令来流粒子无直接出口。

优选地，参见图6所示，沿所述第一翅片的轴线方向，所述第一翅片包括相对应的第一连接端和第二连接端，所述第一连接端与所述第一冷却管连接，所述第一连接端呈弧形，且与所述第一冷却管相对应；和/或，沿所述第二翅片150的轴线方向，所述第二翅片包括相对应的第三连接端1501 和第四连接端1502，所述第三连接端1501与所述第一冷却管103连接，所述第三连接端呈弧形，且与所述第一冷却管相对应；

所述第二连接端向靠近所述第一翅片的轴线的方向弯折，所述第四连接端向远离所述第二翅片的轴线的方向弯折，且所述第二连接端与所述第四连接端相对应。

具体而言，沿所述第一翅片的轴线方向，所述第一翅片包括相对应的第一连接端和第二连接端，所述第一连接端与所述第一冷却管连接，所述第一连接端呈弧形，且与所述第一冷却管相对应；

或者，沿所述第二翅片的轴线方向，所述第二翅片包括相对应的第三连接端和第四连接端，所述第三连接端与所述第一冷却管连接，所述第三连接端呈弧形，且与所述第一冷却管相对应；

或者，沿所述第一翅片的轴线方向，所述第一翅片包括相对应的第一连接端和第二连接端，所述第一连接端与所述第一冷却管连接，所述第一连接端呈弧形，且与所述第一冷却管相对应；且，沿所述第二翅片的轴线方向，所述第二翅片包括相对应的第三连接端和第四连接端，所述第三连接端与所述第一冷却管连接，所述第三连接端呈弧形，且与所述第一冷却管相对应；

优选地，沿所述第一翅片的轴线方向，所述第一翅片包括相对应的第一连接端和第二连接端，所述第一连接端与所述第一冷却管连接，所述第一连接端呈弧形，且与所述第一冷却管相对应；且，沿所述第二翅片的轴线方向，所述第二翅片包括相对应的第三连接端和第四连接端，所述第三连接端与所述第一冷却管连接，所述第三连接端呈弧形，且与所述第一冷却管相对应。

第一连接端呈弧形，且与所述第一冷却管相对应，以令第一连接端与第一冷却管之间的连接更牢固、可靠；

所述第三连接端呈弧形，且与所述第一冷却管相对应，以令第三连接端与第一冷却管之间的连接更牢固、可靠。

所述第二连接端向靠近所述第一翅片的轴线的方向弯折，所述第四连接端向远离所述第二翅片的轴线的方向弯折，且所述第二连接端与所述第四连接端相对应，以提高第一翅片和第二翅片之间的密封性。

优选地，本实施例所述的圆筒形防溅射靶，还包括圆筒形防溅射靶包覆层；

所述圆筒形防溅射靶包覆层设置于所述圆筒形防溅射靶翅片组的外侧；

所述圆筒形防溅射靶包覆层的材料为碳纤维毡。

具体而言，所述圆筒形防溅射靶包覆层设置于第一翅片和第二翅片远离轴线的一面。

碳纤维毡具有高度发达的微孔结构，对进入孔内的粒子能够进行有效吸附。同时，经过调研，碳的溅射率相对较低，对于地面电推进试验的结果影响较小。

综上所述，令圆筒形防溅射靶具有较低的溅射率，相比光舱无包覆情况溅射产物少。同时，碳毡具有多孔结构，对来流粒子的吸附能力强，能够有效降低舱壁反射及二次溅射。

优选地，所述圆筒形防溅射靶翅片组的材料为T2紫铜；具体而言，第一翅片和第二翅片的材料均为T2紫铜。T2紫铜有良好的导电·导热·耐蚀和加工性能，可以焊接和钎焊。含降低导电导热性的杂质较少，微量的氧对导电导热和加工等性能影响不大。

优选地，第一管、第二管、第一冷却管、进液总管、弯头、直管的材料均为不锈钢。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。