[发明专利]间隙可调整的法拉第探针

说明书

本发明提供了一种间隙可调整的法拉第探针，属于电推进器等离子体测量设备领域，该间隙可调整的法拉第探针包括收集器、第一绝缘体、可调式间隙绝缘体、保护环和调节螺栓；收集器包括盘状的收集面以及与收集面相连接的导电杆，第一绝缘体套接在导电杆上，保护环与导电杆连接，收集面的外缘与保护环的内壁面具有间隙，可调式间隙绝缘体套设在收集器和第一绝缘体的外部，调节螺栓与可调式间隙绝缘体螺纹连接，通过旋转调节螺栓能够调整可调式间隙绝缘体伸入或者伸出收集面的外缘与保护环的内壁面的间隙。使法拉第探针有一般以及间隙填充两种工作状况，并且由其工作状况可调性，能够在同样尺寸参数下对间隙误差进行分析。

技术领域

本发明涉及电推进器等离子体测量设备领域，具体涉及一种间隙可调整的法拉第探针。

背景技术

离子推力器、霍尔推力器等电推力器因其比冲高、寿命长和系统质量较小等优点而广泛应用于航天器的姿态和轨道控制。准确获取电推力器真空羽流参数对评估电推力器和航天器性能是至关重要的。

电推力器真空羽流是等离子体，主要含有离子、电子和中性气体分子等，得到羽流中束电流密度分布是评估电推力寿命及其羽流效应的重要指标，法拉第探针是测量空间阳离子密度分布的一种简易手段及方法。

2、间隙误差是由收集器与保护环的间隙存在所引起的一种误差，造成原因是离子射入收集器与保护环之间的间隙后由于离子入射方向或负偏置电压原因，离子会有部份被收集器吸引，导致电流增加。若间隙与收集器的面积比增大，间隙误差也会有所增加。间隙是由工作环境的德拜长度决定(五至十个德拜长度)，故工作环境中的间隙宽度是一个定值。虽然间隙误差可以透过公式来消除，但最佳的间隙与收集器端面面积比对法拉第探针的设计上来说依然重要。间隙误差的消除是采用等效截面积的方式，即收集器壁面的一部份加在收集器端面面积上。下面给出有效截面积及修正函数的公式。

A_equivalent＝A_c+K_G

式中A_equivalent表示等效截面积，A_C为收集器截面积，K_G为修正函数，R_GR为保护环内半径，R_C为收集器半径，h_GR为保护环高度，中h_C为收集器高度。

上述修正函数仅是理论推导，但是因等离子体本身特性及测量过程中的环境、位置因素，其修正精确度并不可靠。

因此，在科学研究中，需要实验实际探究缝隙对探针测量精度的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种间隙可调整的法拉第探针，收集器的收集面的外缘与保护环的内壁面具有间隙，并且可调式间隙绝缘体可以伸出或者伸出该间隙，使法拉第探针有一般以及间隙填充两种工作状况，并且由其工作状况可调性，能够在同样尺寸参数下对间隙误差进行分析。

基于上述目的，本发明提供的间隙可调整的法拉第探针，包括：收集器、第一绝缘体、可调式间隙绝缘体、保护环和调节螺栓；

所述收集器包括盘状的收集面以及与所述收集面相连接的导电杆，

所述第一绝缘体套接在所述导电杆上，

所述保护环与所述导电杆连接，所述保护环具有用于容纳所述收集器、所述第一绝缘体和所述可调式间隙绝缘体的第一容置腔，

所述收集面的外缘与所述保护环的内壁面具有间隙，

所述可调式间隙绝缘体套设在所述收集器和所述第一绝缘体的外部，所述调节螺栓与所述可调式间隙绝缘体螺纹连接，通过旋转所述调节螺栓能够调整所述可调式间隙绝缘体伸入或者伸出所述收集面的外缘与所述保护环的内壁面的间隙。