磁场强度对霍尔推力器放电通道光谱诊断参数影响的研究

摘要

霍尔推力器是广泛应用在航天领域的先进电推进装置，具有比冲高，效率高，寿命长等优点。光谱诊断方法很适合霍尔推力器放电通道内的等离子体环境，应用广泛。但是霍尔推力器放电通道内的磁场环境对光谱参数诊断存在影响，本文针对这个问题做了如下的工作：
　　第二章针对霍尔推力器放电通道的磁场分布对特征谱线的光强度分布的影响进行分析。放电通道中电磁场的存在，使得电子在通道内主要的传导形式为霍尔漂移运动。磁场引起电子进行拉莫尔回旋运动，磁场越强则回旋半径越小，相对电子密度就会越高，这引起电子原子碰撞频率的增大，跃迁产生的光子数就会越多，光谱强度随之增大，原先由于能量太低观察不到的谱线也可以观察到。然后讨论了磁场的存在对原子能级的影响，磁场虽然会导致原子能级的分裂，从而引起谱线的分裂，但与特征谱线光强度的增大以及新谱线的出现关系并不大。
　　第三章针对霍尔推力器放电通道内磁场的存在使得原子特征谱线出现展宽的现象进行分析。在阴极放电实验中，观察到了特征谱线线宽随着磁场强度的增加而增大的现象，展宽的数量级与塞曼效应理论值比较吻合。同时，讨论了光栅的存在也会对谱线产生展宽的影响。为了消除磁场以及光谱仪本身造成的光强度测量偏差，提高光谱诊断的精度，光谱测量中采用特征谱线光强度中心波长附近积分的方法。
　　第四章针对霍尔推力器放电通道内磁场的存在使得氪原子能级跃迁分支系数比值变化的现象进行讨论。阴极放电实验中，对原子能级跃迁分支系数比值随磁场强度的变化进行计算。发现随着磁场强度的变化，2P4能级、2P6能级、2P8能级分支系数比值是随着磁场强度的加强而增大的，2P7能级分支系数比值是随着磁场强度的加强而降低的，2P3能级、2P10能级分支系数比值基本上不变化，说明磁场强度的变化对能级分支系数的影响程度不一样。所以在光谱诊断中，分支系数值要选择根据实际情况计算获得。同时，对于流量对分支系数的影响，将在后续工作中进一步研究。

目录

磁场强度对霍尔推力器放电通道光谱诊断参数影响的研究

STUDY ON MAGNETIC FIELD INTENSITY AFFECTING SPECTRUM DIAGNOSIS IN HALL EFFECT THRUSTER CHANNEL

摘要

Abstract

目 录

第1章绪论

1.1课题来源

1.2课题背景及研究意义

1.3国内外等离子体光谱诊断研究现状

国外关于等离子体光谱诊断的研究现状

国内关于等离子体光谱诊断的研究现状

1.4本文研究内容及章节安排

第2章霍尔推力器放电通道中磁场强度对特征谱线光强度的影响

2.1霍尔推力器实验平台介绍

2.2霍尔推力器光谱诊断原理

霊尔推力器放电通道光谱诊断模型

用于光谱诊断的双谱线法

2.3霍尔推力器放电通道磁场强度对特征谱线光强度影响的实验研究

氪原子特征谱线光强度随放电通道轴向变化的现象

磁场对放电通道内原子电子碰撞频率的影响

磁场对氪原子跃迁退激过程的影响

2.4本章小结

第3章磁场强度对特征谱线光强度值的影响及测量方法改进

3.1引言

3.2霍尔推力器通道内特征谱线的展宽

特征谱线的展宽现象

特征谱线展宽的机理分析

塞曼效应引起特征谱线的分裂情况

3.3氪工质特征谱线的塞曼效应的验证

实验方案设计

实验结果分析

3.4特征谱线光强度参数测量的改进方法

3.5本章小结

第4章磁场强度对原子能级跃迁分支系数的影响

4.1引言

4.2氪原子能级跃迁分支系数沿通道改变的现象

4.3磁场影响分支系数的实验研究

实验方案设计

实验结果处理及分析

4.4本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致 谢

附 录