[发明专利]一种测量离子推力器放电室壁面电荷动态特性的装置

说明书

本发明公开了一种测量离子推力器放电室壁面电荷动态特性的装置，该装置中朗缪尔平面探针布置在磁极极靴附近壁面的选定探测位置；朗缪尔平面探针由平面探针、平头螺钉、陶瓷筒、平垫和螺母组成；平面探针焊接在平头螺钉的头部，平头螺钉的螺杆通过设置在选定探测位置处、贯穿阳极壁面和屏栅筒的陶瓷筒伸出放电室的屏栅筒外部，并通过螺母固定；平头螺钉的头部与陶瓷筒之间以及螺母与陶瓷筒之间均设有平垫；平面探针与阳极壁面不直接接触；屏栅筒外部的螺杆接探针扫描电源和数据采集系统的信号线。本发明成本较低，诊断精度较高，探针对等离子体的干扰较小。

技术领域

本发明涉及等离子体诊断技术领域，尤其涉及一种测量离子推力器放电室阳极壁面电荷动态特性的装置。

背景技术

放电室是Kaufman型离子推力器核心部组件，是离子推力器维持放电并产生等离子体的区域。放电室工作时其内部存在的不同种类的粒子，在多种物理场作用下进行复杂的运动与碰撞，造成了放电室内部等离子体环境的复杂性。开展离子推力器放电室阳极壁面等离子体诊断工作，有助于深入理解放电等离子体在壁面处的物理运动过程，还可以为研究离子推力器放电室性能一致性、放电稳定性以及热分布特性提供事实支撑和理论依据。

目前国内尚未开展Kaufman离子推力器放电室阳极壁面等离子体诊断研究工作，对等离子体在阳极壁面处的运动过程不甚清楚。国外放电室等离子体诊断技术相对成熟，测量精度高。在文献“American Institute of Aeronautics andAstronautics，2004:3613”中介绍了基于高速探头定位系统(HARP)的探针移动平台装置，系统定位精准，但是测量成本高。

发明内容

有鉴于此，本发明针对近阳极壁面等离子体诊断设计了一种较为简单的测量离子推力器放电室壁面电荷动态特性的装置，成本较低，诊断精度较高，探针对等离子体的干扰较小。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种测量离子推力器放电室壁面电荷动态特性的装置，包括：朗缪尔平面探针、探针扫描电源和数据采集系统；

朗缪尔平面探针布置在磁极极靴附近壁面的选定探测位置；朗缪尔平面探针由平面探针、平头螺钉、陶瓷筒、平垫和螺母组成；平面探针焊接在平头螺钉的头部，平头螺钉的螺杆通过设置在选定探测位置处、贯穿阳极壁面和屏栅筒的陶瓷筒伸出放电室的屏栅筒外部，并通过螺母固定；平头螺钉的头部与陶瓷筒之间以及螺母与陶瓷筒之间均设有平垫；平面探针与阳极壁面不直接接触；

屏栅筒外部的螺杆接探针扫描电源和数据采集系统的信号线。

优选地，所述平面探针与陶瓷筒不直接接触。

优选地，所述陶瓷筒由两部分组成，第一部分为具有一个台阶的两段式筒型结构，第二部分为一个圆筒；第一部分的小端穿过阳极壁面和屏栅筒后，与第二部分配合连接，从而将陶瓷筒固定在探测位置；第二部分的圆筒套在第一部分小端的外部，圆筒一端面接触屏栅筒，另一端面接触位于放电室外部的平垫。

优选地，所述陶瓷筒的两部分之间、陶瓷筒与阳极壁面之间以及陶瓷筒与屏栅筒之间均处用陶瓷胶胶封。

优选地，所述平面探针的直径与厚度之比大于100。

优选地，所述选定探测位置选定在阴极极靴与中间极靴之间以及中间极靴与屏栅极靴之间，并位于靠近极靴处。

有益效果：

本发明能够获得近阳极壁面处等离子体密度、电子温度、等离子体电势等参数，并可以估算阳极壁面电流密度分布特性，具体来说：

(1)本装置结构简单，安装方便，从而克服了现有放电室等离子体诊断成本高的问题。