基于光谱诊断的无热子空心阴极启动过程研究

发布时间：2020-04-02 19:18

【摘要】：空心阴极作为真空电子源是电推进器、航天器电位控制、微推力器中核心部件。无热子空心阴极去掉传统的加热器结构,具有启动速度快、结构简单、可靠性高的特性。通过对启动过程中等离子体参数和温度场的监测,有助于了解整个启动过程的物理机理,研究不同模式下的烧蚀产额变化以及不同启动条件启动过程和烧蚀的影响。首先,对空心阴极的结构进行改造方便对空心阴极内部的等离子体的光谱信息进行采集,采用高速相机毫秒量级的等离子体变化进行研究,根据局部碰撞辐射模型光谱模型结合CCD前置滤波片采集特定波段光谱信息的形式研究启动过程不同模式下的等离子体空间分布特性,结合示波器对启动过程不同时间量级的伏安特性进行监测,同时利用仿真模型对启动过程中气压的分布和等离子体参数的演化进行分析;研究不同点火电压、阳极电流、供气流量对离子体电子温度和密度分布的影响。基于单色测温法研究一套适合空心阴极空间温度分布的瞬态测量方法,对启动过程中的等离子体加热原理和热传导机理进行分析,利用多物理场耦合模型对启动过程中热沉积分布演化规律进行研究,探索阳极电流和供气流量对温度分布和演化规律的影响。设计一套可以实时监测启动过程中发射体烧蚀产额的实验方案,定性分析不同点火电压、阳极电流、初始流量对发射体烧蚀产额的影响,研究不同启动参数对启动的不同阶段的烧蚀量的影响。同时对发射体烧蚀的机理和原因进行讨论。分析启动过程中点火电压和供气流量与烧蚀产额之间的矛盾,通过改变点火回路研究和供气方式研究启动伏安特性和对发射体烧蚀的影响,使空心阴极更容易成功点火并减少发射体烧蚀产额。
【图文】：

脉冲流量技术可以获得较高的气压直径无关，并且在电极之间的气压降低过程可生在低电压[6]。iopoulos[8]显示在电极之间给定的空间内阴极iopoulos[8]同时指出含有特殊锐利边缘的电极结之后有一个过度过程，此时发射体的温度从冷究中放电电流都被局限在一个确定的值，因为离子阻抗。有两种主要类型的放电模式，辉光电流特性所区分[17]。弧光放电有几百伏特的电种模式下等离子体与电极之间的相互作用是区总是伴随放电电极之间作用区域的增加。弧光在几安培到几十安培的量级，在这个模式下，，区域加热到足够到的温度。当发射体获得足够流密度，放电电流可以维持而不需要对材料的

图 1-2 无热子空心阴极结构简图[31]图 1-3 阴极实验结构类型示意[31]西北师范大学在限元法（FEA)的基础上结合可压缩流绝热流动模型，对无子空心阴极内部中心气体流场进行数值模拟。对阴极顶小孔、触持极孔和阴 顶触持极间距三个变量进行模拟研究[32]。一种结构尺寸下的触持极与阴极之间中性气体压力分布等势图及速度分布马赫数分布如图 1-4 所示。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V439.4

【参考文献】

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本文编号：2612339