[发明专利]一种卫星尾区离子电流收集测试装置及方法

权利要求书

1.一种卫星尾区离子电流收集测试装置，其特征在于：所述装置包括：金属圆盘（1）、电流收集电极（2）、电流计（3）、等离子体诊断系统（4）、考夫曼离子源（5）、抽真空系统（9）、高压偏置电源（8）、PC机（7）、真空室（10）、灯丝（6）；

其中，在真空室（10）内部，灯丝（6）对称安装在真空室（10）的上下壁面上；金属圆盘（1）通过金属丝竖直悬挂在真空室（10）的中心位置；考夫曼离子源（5）安装在真空室（10）左侧壁面上，并与金属圆盘（1）的盘面正对；电流收集电极（2）位于金属圆盘（1）的右侧，通过支持杆对电流收集电极（2）进行支撑；考夫曼离子源（5）、金属圆盘（1）、电流收集电极（2）的中心位于一条直线上；等离子体诊断系统（4）位于真空室（10）内部；

在真空室（10）外部，PC机（7）与等离子体诊断系统（4）连接；高压偏置电源（8）一端接地，另一端通过导线与电流计（3）连接后，导线穿过真空室（10）与电流收集电极（2）连接；抽真空系统（9）与真空室（10）连接。

2.根据权利要求1所述的一种卫星尾区离子电流收集测试装置，其特征在于：金属圆盘（1）为铝圆盘，直径为10cm，厚度为2cm。

3.根据权利要求1所述的一种卫星尾区离子电流收集测试装置，其特征在于：所述电流收集电极（2）为直径5mm的不锈钢球。

4.根据权利要求1所述的一种卫星尾区离子电流收集测试装置，其特征在于：金属圆盘（1）和考夫曼离子源（5）出口之间的距离为30~40cm；电流收集电极（2）与金属圆盘（1）中心的直线距离为1~15cm。

5.根据权利要求1所述的一种卫星尾区离子电流收集测试装置，其特征在于：所述等离子体诊断系统（4）为Langmuir探针。

6.根据权利要求1所述的一种卫星尾区离子电流收集测试装置，其特征在于：所述灯丝（6）为钨丝。

7.一种卫星尾区离子电流收集测试方法，其特征在于：所述方法使用如权利要求1~6所述的装置，步骤如下：

步骤一、打开抽真空系统（9）对真空室抽真空；

步骤二、打开灯丝（6）发射电子电流；打开考夫曼离子源（5），在离子源（5）栅极上施加离子加速电压，使离子源（5）发射离子束流；打开等离子体诊断系统（4），对等离子体环境的密度和能量进行诊断；

步骤三、打开高压偏置电源（8），对电流收集电极（2）施加偏置电压，通过电流计（3）读出不同偏置电压下的离子收集电流，作出离子收集电流与施加偏压之间的I-V特性曲线；

步骤四、改变电流收集电极（2）与金属圆盘（1）中心的直线距离，重复步骤二和步骤三，获得不同位置下的离子收集电流与施加偏压之间的I-V特性曲线。

8.根据权利要求7所述的一种卫星尾区离子电流收集测试方法，其特征在于：步骤一中，抽真空后真空室（10）的真空度≤8.0x10-4Pa。

9.根据权利要求7所述的一种卫星尾区离子电流收集测试方法，其特征在于：步骤二中，打开考夫曼离子源（5）在离子源栅极上施加100~1000V的离子加速电压，所述电子电流和离子束流密度范围均为50~200mA/cm²；根据诊断结果调节真空室（10）内的等离子体密度为10⁹~10¹²/m³。

10.根据权利要求7所述的一种卫星尾区离子电流收集测试方法，其特征在于：步骤三中，高压偏置电源（8）对电流收集电极（2）施加偏置电压的范围为1~-20kV，增加步长为500~2000V。