Hall推力器抗離子濺射陶瓷材料理論與實驗研究.pdf

1、Hall推力器具有高效率、高比沖以及高可靠性等優(yōu)點，自從1970年成功研制以來，已經廣泛用于各種實際飛行任務中，成為世界各航天大國電推進裝置研究中的熱點。隨著航天技術的不斷發(fā)展，對Hall推力器的使用壽命提出了更高的要求，在限制推力器壽命的因素中，通道器壁濺射侵蝕最為嚴重，已成為影響推力器壽命的最主要因素，并引起研究者的廣泛關注。
　　本文將圍繞Hall推力器通道器壁材料侵蝕問題展開相應的研究工作，重點對器壁侵蝕的微觀機制進行分析

2、，進而對器壁侵蝕進行較全面的基礎性理論和實驗研究，主要包括以下內容：
　　BN陶瓷通道器壁微觀濺射侵蝕機理分析及測量方法。首先通過對BN陶瓷材料的微觀結構、材料性能和Hall推力器通道內濺射侵蝕機制分析，確定了Hall推力器的濺射類型。然后依據前人實驗結果，分析材料表面束縛能對通道器壁微觀濺射侵蝕的影響。最后簡單的介紹了一下實驗研究過程所需要使用的光譜測量系統(tǒng)，以及光譜測量的基本原理。
　　溫度對濺射侵蝕速率的影響。通過利用

3、外部加熱源對壁面加熱來研究壁面溫度對濺射侵蝕速率影響的實驗，分析Sigmund濺射系數的半經驗計算公式，找出半經驗公式中的變量與靶材溫度之間的關系，再從溫度對靶材表面原子束縛能和靶材內部原子熱運動影響的微觀角度，結合晶格原子振動理論，來分析壁面溫度對離子濺射侵蝕特性的影響。
　　變組分材料對壁面濺射侵蝕速率的影響。不同材料的通道壁面有著不同的表面束縛能，不同的表面束縛能影響著材料本身的抗離子濺射能力。本文將通過改變壁面材料的成分進

4、行抗濺射能力的測試實驗，并將實驗結果同使用 SRIM粒子模擬軟件模擬濺射侵蝕的模擬結果相對比，由此分析出哪種成分的壁面材料具有較高的抗離子濺射能力。
　　Hall推力器加速通道內擇優(yōu)濺射現象的研究。由于濺射產額同靶材的種類有關，不同元素的濺射產額差別較大，它們被濺射出去的幾率將不同，因此，在多組分靶中存在著擇優(yōu)濺射現象。本文將通過測量ATON型推力器陶瓷器壁的濺射侵蝕過程，來討論擇優(yōu)濺射對Hall推力器通道器壁表面組分的影響，進而