本发明专利技术提供了一种羽流等离子体中性粒子测量装置，该测量装置用于诊断电推力器真空羽流中的中性粒子，包括离子收集组件、电离室、轨道以及探针组件，离子收集组件、电离室、轨道以及探针组件顺次首尾相接，离子收集组件用于收集羽流中的粒子，同时用于将带电粒子和中性粒子分离，电离室用于将中性粒子电离形成带电粒子；轨道内部安装轨道电极，轨道电极可被施加电压，带电粒子在电场中沿轨道运动至轨道出口，探针组件用于检测带电粒子。本发明专利技术的测量装置采用模块化拼装的方式，组装步骤简单，克服了现有光学诊断方式和探针组件方式存在缺陷。陷。陷。
【技术实现步骤摘要】
一种羽流等离子体中性粒子测量装置
[0001]本专利技术涉及等离子体科学参数测量
，尤其是涉及一种羽流等离子体中性粒子测量装置。
技术介绍
[0002]离子推力器、霍尔推力器等电推力器因其比冲高、寿命长和系统质量较小等优点而广泛应用于航天器的姿态和轨道控制。准确获取电推力器真空羽流参数对于评估电推力器和航天器性能是至关重要的。
[0003]电推力器真空羽流是等离子体，电子温度和电子数密度是等离子羽流流场的基本参数，获取电子温度和电子数密度是研究等离子体性质的重要前提。通常使用朗缪尔探针诊断等电推进真空羽流流场的电子温度和电子数密度。
[0004]现有光学诊断方式和探针方式存在几个突出的问题：
[0005]其一，现有的光学诊断方式，往往需要添加示踪粒子，但是示踪粒子对羽流流场环境和推力器工作状态存在一定影响。且示踪粒子随流性与真实电子有很大差距，也不能用于推力器室内中性粒子测量，而推力室内中性粒子的运动轨迹以及运动速度，直接关系到电离效率以及粒子输运，因此，十分有必要发展一种基于非光学方式诊断中性粒子速度的手段。
[0006]同时，由于光学镜头往往处于舱外，会受到舱壁观察窗玻璃镀膜、反光等影响，导致出现测不准或者测不到的情况。而使用舱内镜头则难以调试，使得实验不便。
[0007]其二，现有的羽流非光学诊断手段主要包括朗缪尔探针，法拉第探针等基于带电粒子的接触式探针。朗缪尔探针是一种将一段金属丝插入羽流等离子体中，通过给金属丝施加电压，吸引其中带电粒子形成探针电流的方式，进而得到羽流等离子体参数。法拉第探针原理与朗缪尔探针大致相同，它们均不能实现对羽流中非带电粒子的诊断。
[0008]其三，现有诊断手段想实现粒子速度测量，往往设备尺寸较大，不能很好的适应推力室内、超小型真空舱的实验实际，因此，有必要尽可能缩小探针尺寸并使用平整表面。
[0009]其四，现有的RPA诊断方式可以实现测速，但需要强磁场，对推力室内磁力环境有严重干扰，会影响电离率，因此不适合推力室内的诊断。RPA是一种利用磁场和电场耦合作用实现粒子筛选，进而得到带电粒子速度的诊断方式。
[0010]其五，现有的接触式诊断往往有大面积金属裸露，因此会对羽流场造成干扰。特别是金属螺丝裸露容易引起尖端放电或产生其他电信号干扰。所以有必要通过优良的结构设计实现电绝缘。
技术实现思路
[0011]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种羽流等离子体中性粒子测量装置，以解决现有光学诊断方式和探针方式存在缺陷的技术问题。
[0012]为了实现上述目的，本专利技术一实施例提供了一种羽流等离子体中性粒子测量装
置，用于诊断电推力器真空羽流中的中性粒子，包括离子收集组件、电离室、轨道以及探针组件，其中：
[0013]所述离子收集组件、所述电离室、所述轨道以及所述探针组件顺次首尾相接，所述离子收集组件用于收集羽流中的粒子，同时用于将带电粒子和中性粒子分离，所述电离室用于将中性粒子电离形成带电粒子；
[0014]所述轨道内部安装轨道电极，所述轨道电极可被施加电压，所述带电粒子在电场中沿所述轨道运动至所述轨道出口，所述探针组件用于检测所述带电粒子。
[0015]优选地，所述离子收集组件包括准直管和准直管电极，所述准直管电极沿着所述准直管的轴向安装于所述准直管的内部，所述准直管电极用于分离收集的带电粒子和非带电粒子，使所述非带电粒子通过。
[0016]优选地，所述准直管包括准直管外管和准直管内管，所述准直管外管的内壁上设置沿轴向的第一条形槽，所述准直管电极安装于所述第一条形槽内，所述准直管内管套入所述准直管外管中。
[0017]优选地，所述准直管外管和所述准直管内管均由绝缘材料制成。
[0018]优选地，所述准直管外管、所述准直管内管以及所述准直管电极之间均采用胶粘连接。
[0019]优选地，所述电离室上方安装电子发生装置，所述电子发生装置用于持续向所述电离室内注入电子，所述电子用于轰击中性粒子形成所述带电粒子。
[0020]优选地，所述电离室的外壁由绝缘材料制成，所述电离室的内壁由钼制成。
[0021]优选地，所述轨道设置为弧形弯管结构。
[0022]优选地，所述轨道包括轨道内管和轨道外管，所述轨道外管的内壁上设置沿所述轨道延伸方向的第二条形槽，所述轨道电极安装于所述第二条形槽内，所述轨道内管套入所述轨道外管中。
[0023]优选地，所述轨道内管和所述轨道外管均由绝缘材料制成。
[0024]本专利技术实施例提供的一种羽流等离子体中性粒子测量装置，具有以下技术效果：
[0025]该种羽流等离子体中性粒子测量装置，可用于诊断电推力器真空羽流中的中性粒子，主要由离子收集组件、电离室、轨道以及探针组件构成，离子收集组件、电离室、轨道以及探针组件顺次首尾相接，离子收集组件可收集羽流中的粒子，并将带电粒子和中性粒子分离，分离后剩下的中性粒子进入电离室，电离室将中性粒子电离形成带电粒子，轨道电极可被施加电压，带电粒子在电场中沿轨道运动至轨道出口，探针组件则用于检测带电粒子，即通过探针组件实现中性粒子参数测量的目的，本专利技术的测量装置采用模块化拼装的方式，组装步骤简单，克服了现有光学诊断方式和探针组件方式存在缺陷。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1是本专利技术一实施例的羽流等离子体中性粒子测量装置的整体结构示意图；
[0028]图2是图1中羽流等离子体中性粒子测量装置的剖视图；
[0029]图3是图1中羽流等离子体中性粒子测量装置的外观图。
[0030]其中，图1-图3中：
[0031]1、离子收集组件；11、准直管；111、准直管外管；112、准直管内管；113、第一条形槽；12、准直管电极；
[0032]2、电离室；21、电离室内壁；22、电离室外壁；
[0033]3、轨道；31、轨道内管；32、轨道外管；33、轨道电极；34、第二条形槽；
[0034]4、探针组件；41、朗缪尔探针；42、探针金属丝。
具体实施方式
[0035]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本专利技术所保护的范围。
[0036]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种羽流等离子体中性粒子测量装置，用于诊断电推力器真空羽流中的中性粒子，其特征在于，包括离子收集组件、电离室、轨道以及探针组件，其中：所述离子收集组件、所述电离室、所述轨道以及所述探针组件顺次首尾相接，所述离子收集组件用于收集羽流中的粒子，同时用于将带电粒子和中性粒子分离，所述电离室用于将中性粒子电离形成带电粒子；所述轨道内部安装轨道电极，所述轨道电极可被施加电压，所述带电粒子在电场中沿所述轨道运动至所述轨道出口，所述探针组件用于检测所述带电粒子。2.根据权利要求1所述的羽流等离子体中性粒子测量装置，其特征在于，所述离子收集组件包括准直管和准直管电极，所述准直管电极沿着所述准直管的轴向安装于所述准直管的内部，所述准直管电极用于分离收集的带电粒子和非带电粒子，使所述非带电粒子通过。3.根据权利要求2所述的羽流等离子体中性粒子测量装置，其特征在于，所述准直管包括准直管外管和准直管内管，所述准直管外管的内壁上设置沿轴向的第一条形槽，所述准直管电极安装于所述第一条形槽内，所述准直管内管套入所述准直管外管中。4.根据权利要求3所述的羽流等离子体中性粒子测量装...
【专利技术属性】
技术研发人员：贺碧蛟，唐欢，韩木天，唐菡，蔡国飙，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。