离子推力器束流引出状态对栅极刻蚀的影响

作     者：孙明明 耿海 杨俊泰 岳士超 张文涛 Sun Mingming;Geng Hai;Yang Juntai;Yue Shichao;Zhang Wentao

作者机构：兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室兰州730000 

基　　金：国家自然科学基金项目(61901202,61901204) 十三五星箭可靠性增长项目(ZKCP0701) 国防科工局稳定支持重点实验室基金项目 民用航天预研项目(D010509) 

出 版 物：《强激光与粒子束》 (High Power Laser and Particle Beams)

年 卷 期：2021年第33卷第2期

页      码：105-111页

摘      要：为了研究30 cm离子推力器束流引出状态对栅极刻蚀的影响,建立了束流引出模型,并采用PIC-MCC方法对CEX离子造成的栅极腐蚀速率进行了计算,最后将计算结果与1500 h寿命试验结果进行比对分析。结果显示:束流正常聚焦时,在3 kW和5 kW两种工作模式下,加速栅和减速栅的质量刻蚀速率分别为(1.11~1.72)×10^(-15)kg/s及(1.22~1.26)×10^(-17)kg/s。在5 kW工况下,当屏栅上游等离子体密度达到4.03×10^(17)m^(-3)时,束流出现欠聚焦现象,此时加速栅和减速栅的最大离子刻蚀速率分别为4.33×10^(-15)kg/s和4.02×10^(-15)kg/s;在3 kW工况下,当屏栅上游等离子体密度达到0.22×10^(17)m^(-3)时,束流出现过聚焦现象,此时加速栅和减速栅的最大离子刻蚀速率分别为3.24×10^(-15)kg/s和5.01×10^(-15)kg/s。寿命试验结果表明,加速栅孔质量刻蚀速率的计算值与试验值比对误差较小,而由于束流离子对减速栅孔的直接轰击,导致减速栅孔刻蚀速率的计算值和试验值差异极大。经研究认为,对屏栅小孔采用变孔径设计,是降低当束流处于欠聚焦或过聚焦状态下,CEX离子造成加速栅孔和减速栅孔刻蚀速率,并提升推力器工作寿命的有效措施。

主 题 词：离子推力器 栅极腐蚀 束流 聚焦状态 

学科分类：0808[工学-自动化类] 080703[080703] 0809[工学-计算机类] 08[工学] 082502[082502] 0807[工学-电子信息类] 0825[工学-环境科学与工程类] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.11884/HPLPB202133.200229

馆 藏 号：203101982...