[发明专利]一种E×B探针

说明书

本发明提供了一种E×B探针，包括离子过滤准直模块、连接件、准直筒体和E×B速度过滤模块；离子过滤准直模块包括离子过滤装置壳体、离子过滤入口准直装置、绝缘板盖、绝缘板和弧形电极，绝缘板固定在离子过滤装置壳体的中部，弧形电极紧贴在绝缘板上，绝缘板盖置于弧形电极上；离子过滤入口准直装置置于离子过滤装置壳体的离子过滤入口处；连接件固定于离子过滤装置壳体的离子过滤出口处，准直筒体的前端穿过连接件并延伸至离子过滤装置壳体内与述弧形电极靠近，准直筒体的后端置于E×B速度过滤模块内。本发明的E×B探针，采用弧形电极、准直磁屏和出口准直磁屏，提高了E×B探针的分辨率以及减少结果中的杂质含量。

技术领域

本发明涉及等离子体测量技术领域，具体地，涉及一种新型E×B探针，尤其是一种高精度E×B探针，用于测量等离子体中离子分布与应用的器件。

背景技术

航天任务是高风险、高难度、高成本的活动，低成本、高效率的追求推动着空间推进系统的蓬勃发展。技术相对成熟的化学推进中，固体推进具有推力大的优势，但无法多次启动；液体推进中的双组元液体推进可以产生高比冲，但技术复杂且造价昂贵。目前的近地航天任务以及深空探测任务均对空间推进系统提出更高的要求。电推进是一种利用电能电离并在电磁场中加速工质喷出高速射流而产生推力的推进技术，电推进系统具有比冲高，污染小且寿命长的特点，在航天事业的发展中逐渐占据着重要的地位。电推力器是电推进系统的核心子系统，目前全世界成功开发了约十几种电推力器，并越来越多的航天器应用于推进系统中。

众多电推力器中，霍尔推力器具有体积小，推力密度高等优点。其利用等离子体在正交电磁场做漂移运动形成霍尔电流，喷出的射流通常称为羽流，通过诊断羽流中的离子特性，得到推力器相关性能参数，从而对推力器进行优化，提高推进剂使用效率。羽流中，多价态离子比单价态离子能量更高，容易增大溅射概率从而造成与离子接触壁面的腐蚀，此外，多价态离子的产生还会减小推力器的推力，从而降低推进剂的使用率以及推力器的效率。因此，检测羽流中离子分布情况是十分必要的。针对多价态离子的测量，羽流检测需要获取多价态离子能量分布以及各价态离子数比例等参数。本发明所述的新型E×B探针，被置于偏离羽流中心线各不同角度的方向上，测量该方向各价态离子的分数，并具有较高精度。

E×B探针实际接收的离子为某个角度范围内的离子，测量结果中会显示出其中存在的杂质。传统的E×B探针在羽流中心小角度范围内能测得较好的结果，偏离羽流中心线角度稍大便会存在大量杂质影响测量结果，因此，通常使用E×B探针测量均在羽流中心附近测量。同时，由于E×B探针最终接收到的离子数过少，部分E×B探针以降低探针分辨率为代价增加所能收集到的离子数。传统的E×B探针使用磁性较强的永磁体提供固定位型的磁场，存在磁场分布不均匀导致不易测量的问题，虽然使用电磁铁代替永磁体的方式可使磁场相对稳定并且可控，但是要达到和永磁体相同的场强量级所需空间过大，限制了其应用空间。

综上所述，采用传统的E×B探针存在如下有待改进的地方：(1)采用入口准直筒体结构，短入口准直筒体接收羽流范围过大，在偏离羽流中心大角度时存在过多杂质；长入口准直筒体接收离子数过少，得不到准确的检测结果。(2)采用永磁体装置，磁场边缘分布不均匀不易测量。

经过对现有技术的检索，申请公布号为CN 104730066 A发明公开了一种基于法拉第筒的近场羽流质谱诊断E×B探针，属于等离子体质谱诊断技术领域，主要应用于离子推力器与霍尔推力器近场羽流测量。包括：中心架、铁氧体永磁体、平板电极板、电极板固定座、准直管、漂移管、法拉第筒、碳钢壳体及防溅射隔热层。连接关系为：以中心架为核心部件，铁氧体永磁体分置于中心架上下表面，电极板固定于中心架内部，形成均匀正交电磁场区。探针使用六块碳钢壳体封装，探针壳体前端采用防溅射隔热层包覆。不锈钢准直管与漂移管通过轴孔配合固定于中心架两端中心。该E×B探针，磁场分布不均匀，存在大量杂质影响测量结果。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种E×B探针。

本发明的目的是通过以下方案实现的：