阳极层霍尔推力器的阳极分段形式对束流分布的影响

由于圆柱形阳极层霍尔推力器的阳极分段形式会影响到推力器内电势的分布,进而影响到推力器内放电等离子体中电子的运动形式和工质的电离率。本文主要从实验和仿真模拟两个方面来分析不同的阳极分段形式(单段阳极、两分段阳极、三分段阳极和四分段阳极)在同样的工作条件下,对离子束流分布的影响。通过结果分析来指导阳极的结构设计。由结果可知两分段阳极时的离子束电流和离子束能量较高。在束流直径35mm内的四种阳极分段形式下的束流电流分布有一定的差别,其他位置基本相同。900V的放电电压下,两分段阳极下的束流能量分布比三分段阳极的整体上均高32e V左右,比单阳极和四分段阳极高20e V左右(除去中轴线和边沿附近)。此研究结果对圆柱形阳极层霍尔推力器的阳极设计提供了可靠的理论依据。

阳极层霍尔推力器的阳极分段形式对内磁极刻蚀速率的影响

推力器内径向电势和等离子体的分布会影响轰击推力器器壁的离子运动,本文通过阳极的不同分段形式来改变推力器内电势分布,进而研究推力器阳极的不同分段形式对内磁极刻蚀速率分布的影响。利用等离子体注入控制技术(PIC)方法研究了入射离子的数量和能量分布,对内磁极内表面和上表面的刻蚀速率进行仿真计算。由结果可知:入射到内磁极两个面上的离子数量和能量都是在三分段阳极时达到最大值,其它三种情况偏低。对于内磁极内表面和上表面的刻蚀速率也是在三分段阳极时最大,其次是单阳极,二分段阳极和四分段阳极的刻蚀速率最小。将单阳极和二分段阳极时刻蚀速率的试验结果进行了对比,验证了此研究结果的正确性,为下一步提高推力器的寿命研究提供了参考数据和研究方法。

阳极磁屏蔽对阳极层霍尔推力器内磁极刻蚀的影响

利用PIC与溅射模拟相结合的方法,研究阳极层霍尔推力器的阳极磁屏蔽对内磁极刻蚀速率的影响.通过磁屏蔽技术,改变了阳极表面的磁场位形分布,提高了推力器磁镜场的磁镜比和中轴线上的正梯度的磁场宽度.磁镜比是原来的1.4倍,且增加了两个鞍形磁场区域.在放电电压900 V,工作气压2×10–2 Pa时,仿真结果表明:在阳极磁屏蔽的情况下,大部分轰击内磁极的离子能量概率分布范围在40-260eV之间,比无屏蔽下的40-360 eV下降了将近100 eV;入射角余弦值的最大概率分布从0.1附近的小范围(入射角84°)扩展到0.1-0.45 (入射角84°-63°)的大范围;阳极屏蔽后的内磁极最大刻蚀速率是6.1×10–10 m/s,比无磁屏蔽时的16×10–10 m/s降低了38.2%.无磁屏蔽下的仿真结果和实验结果具有很好的一致性.