溅射靶对离子推力器的热辐射影响研究

摘要

为了研究真空环境设备内溅射靶温度升高后对30 cm离子推力器的热辐射影响,采用有限元分析的方法,首先对真空舱内的离子推力器羽流分布进行了模拟,在获得羽流对溅射靶造成的温度变化后,进一步分析了溅射靶温度升高对离子推力器温度以及栅极热形变位移所造成的影响.仿真结果显示,推力器羽流可采用定向分子流模型进行描述,羽流在真空舱内的扩散过程中几乎没有能量损失;30 cm离子推力器工作时真空舱内大部分区域的气体压强在2×10-3～6×10-3 Pa;在溅射靶影响下,推力器加速栅和屏栅中心温度分别为352°C和440°C,边缘温度分别为342°C和411°C,屏栅和加速栅的间距缩小量由无溅射靶影响时的0.560 mm增加到0.585 mm;试验结果显示,加速栅和屏栅边缘温度分别为364°C和385°C,与仿真结果的比对误差均为6％,溅射靶后部羽流气体的温度测试值高于计算值约50°C,误差主要由于模拟中忽略了羽流粒子的能量沉积效应.