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中国航天第三专业信息网第四十届技术交流会暨第四届空天动力联合会议

作者：杨祖仪北京航空航天大学

本文主要目的为对现有的法拉第探针进行测量精度的提高以及对适用条件进行研究,法拉第探针是电推力器等离子体束电流最直接、简单的测量工具,其设计会因推力器的种类、参数、功率、测量位置以及任务需求的变化而有所不同。若法拉第探针... 详细信息

本文主要目的为对现有的法拉第探针进行测量精度的提高以及对适用条件进行研究,法拉第探针是电推力器等离子体束电流最直接、简单的测量工具,其设计会因推力器的种类、参数、功率、测量位置以及任务需求的变化而有所不同。若法拉第探针与推力器种类、性能不匹配,将会导致探针的测量精度下降。本论文着重讨论法拉第探针的系统设计,包括探针本体、数据采集系统等。根据不同推力器种类及参数进行适用性研究,使探针在不同推力器的各种工况、参数下皆能保证探针处于高精度的测量状况。本文根据研究结果优化了法拉第探针的设计流程,为未来新电推力器羽流束电流高精度测量奠定基础。同时,本文以LIPS-300H离子推力器为例,并依据先前实验得到的空间电位、电子温度、德拜长度以及偏置电压等参数对法拉第探针进行设计并且加工。为了验证其性能、可靠性以及准确性等参数,对优化设计的法拉第探针进行离子源预实验,并且在试验中针对两种能够提高测量精度的手段进行了实验设计以及验证,即探针间隙绝缘对测量精度的提高以及稳定负偏置电压对测量精度的提高,分别对应了法拉第探针的本体设计以及数据采集系统。最后,得到了合理的实验结果并进行数据处理,验证测量精度已经提高,可以将改进方法运用在法拉第探针的系统设计上。

关键词：法拉第探针适用条件边缘效应二次电子发射德拜长度鞘层

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LIPS-200离子推力器放电室出口离子密度分布研究

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推进技术 2018年第5期39卷 1194-1200页

作者：龙建飞张天平吴辰宸李娟贾艳辉兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室甘肃兰州730000

为了明确国内200 mm口径离子推力器放电室出口(即栅极上游附近)离子密度径向分布,采用实验与数值仿真相结合的方法对LIPS-200推力器放电室出口离子密度进行研究。应用法拉第筒分别测试推力器栅极下游50mm和100mm位置处束流特性,结合经... 详细信息

为了明确国内200 mm口径离子推力器放电室出口(即栅极上游附近)离子密度径向分布,采用实验与数值仿真相结合的方法对LIPS-200推力器放电室出口离子密度进行研究。应用法拉第筒分别测试推力器栅极下游50mm和100mm位置处束流特性,结合经验模型计算出栅极出口(z=0mm)束流离子径向分布。在此基础上,通过栅极数值模拟仿真,分析出栅极系统透过率随栅孔电流变化关系,进而反推计算出放电室出口离子密度径向分布。结果显示:放电室出口离子密度平均值约为9.0×10^(17)m^(-3),最大值约为1.54×10^(18)m^(-3),最小值约为4.6×10^(17)m^(-3);离子密度径向分布具有较好的中心轴对称性,离子密度从中心处沿着径向先缓慢减小,在径向位置约为50mm时出现快速下降;对比放电室出口与栅极出口离子密度径向分布发现,中心位置两者相差最大,边缘处相差最小。

关键词： LIPS-200推力器离子密度分布法拉第探针数值计算

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磁控溅射镀膜机离子流密度及能量的测量研究

磁控溅射镀膜机离子流密度及能量的测量研究

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作者：满小花东北大学

学位级别：硕士

本文首先介绍了磁控溅射镀膜过程中等离子体的性质、主要参数、气体放电过程以及等离子体的研究现状。其次概述了磁控溅射技术的发展状况、磁控溅射原理及特点;并分析了溅射沉积薄膜的各种工艺参数对薄膜特性的影响尤其是等离子体离子... 详细信息

本文首先介绍了磁控溅射镀膜过程中等离子体的性质、主要参数、气体放电过程以及等离子体的研究现状。其次概述了磁控溅射技术的发展状况、磁控溅射原理及特点;并分析了溅射沉积薄膜的各种工艺参数对薄膜特性的影响尤其是等离子体离子流密度和能量对薄膜的影响。对射频磁控溅射镀膜机等离子体离子流密度的分布规律进行系统地研究。引入离子电流密度这个概念,并用离子电流密度来表征射频磁控溅射镀膜机内等离子体离子流密度。本文利用法拉第探针测量离子流密度。详细地介绍了法拉第探针的结构设计、工作原理和测量系统。开发了相应的计算机数据采集系统。对射频磁控溅射镀膜机等离子体离子能量的分布规律进行了研究。使用法拉第能量分析器测量离子能量。详细地介绍了法拉第能量分析器的结构设计工作原理及测量系统。使用法拉第探针成功地测量出在工作气压(1Pa-2Pa)、射频放电功率(30W-90W)范围内磁控溅射镀膜机内离子流密度分布规律。并发现离子流密度分布规律和实验后靶材的刻蚀情况相吻合。此外,还利用法拉第能量分析器成功地测量出在工作气压(1.5Pa)、射频放电功率(30W-90W)范围内磁控溅射镀膜机内离子能量的分布规律。发现实验测量得到的离子平均能量与利用OOPIC模拟得到的离子平均能量比较吻合,两者的相对误差在14.7%左右。

关键词：离子流密度离子能量磁控溅射法拉第探针能量分析器

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电推进羽流诊断系统探针组件研制及应用验证

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真空与低温 2022年第6期28卷 632-641页

作者：田恺陈焘陈新伟赵勇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

为了满足电推进产品研制过程中对产品性能可靠性评价及电推进羽流与航天器相互作用分析的需求,研制了集法拉第探针、阻滞势分析仪、朗缪尔探针、电源处理单元以及测控软件为一体的电推进羽流诊断系统。在LIPS200离子电推进上的性能验证... 详细信息

为了满足电推进产品研制过程中对产品性能可靠性评价及电推进羽流与航天器相互作用分析的需求,研制了集法拉第探针、阻滞势分析仪、朗缪尔探针、电源处理单元以及测控软件为一体的电推进羽流诊断系统。在LIPS200离子电推进上的性能验证试验表明,所有探针能够获取典型的特征曲线和诊断结果。FP在距推力器出口平面150 mm处测量的离子电流密度在0.02~0.80 mA/cm^(2),密度在0.66~0.80 mA/cm^(2)的主离子束直径为90 mm。柱形LP和平面LP在距推力器出口500 mm处测量等离子体电子温度分别为1.3 eV和1.2 eV,电子密度分别为2.1×10^(15) m^(-3)和2.0×10^(15) m^(-3);等离子电位均为4.6 V。RPA在距推力器出口500 mm处测量的单位电荷离子能量为1001 eV±44 eV(k=2),而LIPS200的总加速电压为1185 V,表明测量结果正确。

关键词：电推进羽流诊断系统法拉第探针朗缪尔探针阻滞势分析仪

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