30 cm口径离子推力器磁场设计

摘要

为了对30 cm口径离子推力器的磁场设计提出合理建议,研究了四极磁场结构下,不同尺寸的磁极宽度和磁极间距对磁极表面磁场强度和放电室电子约束长度的影响,并利用Maxwell-3D磁场分析软件得到柱段和锥段永磁体分别呈30°,60°和90°夹角时的放电室磁场强度分布,根据不同磁场强度计算了电子温度、离子密度以及电离率等推力器放电参数.结果表明,当推力器放电电压为30 V时,磁极长度设计为0.008m且磁极间距取为0.12m,电子约束路径大约为50 m;柱段和锥段永磁体分别呈30°,60°和90°夹角时,放电室磁场等势线基本在0.002～0.005 T之间;永磁体夹角为60.时磁场分布和磁空区相比30°和90°夹角更为合理,此时的电子温度约在2～6 eV,等离子体密度约在4×1017～8×1017 m-3,电子碰撞频率比率约在0.2～1.8范围内.