研究目的
利用激光诱导荧光技术研究600瓦霍尔推力器羽流中的远场等离子体特性,以理解离子动力学行为并为数值模拟提供验证数据。
研究成果
研究得出结论,远场羽流中的双峰轴向离子速度分布函数是环形放电通道的几何效应所致。离子在下游超过100毫米处仍持续加速,在300毫米处达到约19公里/秒的最大速度。放电电压会影响离子速度及峰值速度出现的位置,这表明推进器性能存在优化潜力。
研究不足
该研究仅限于特定工况下600瓦霍尔推力器的远场羽流。放电振荡对远场羽流中离子速度分布函数的影响尚需进一步研究。
1:实验设计与方法选择:
采用激光诱导荧光(LIF)技术测量霍尔推力器羽流中单电离氙离子的速度。该方法使用可调谐染料激光器进行激发,并采用光电倍增管检测荧光信号。
2:样本选择与数据来源:
实验在标称工况(放电电压300V,放电电流2A)下运行的600W霍尔推力器上进行。测量网格覆盖轴向100-300mm范围及径向0-50mm范围。
3:实验设备与材料清单:
使用Sirah可调谐染料激光器、光电倍增管(PMT)、单色仪及三轴正交平移台。推力器供气为99.999%高纯氙气。
4:999%高纯氙气。 实验流程与操作规范:
4. 实验流程与操作规范:将激光束聚焦至羽流区域,在与入射光束成45°方向收集荧光信号。通过扫描激光波长范围捕获多普勒频移荧光。
5:数据分析方法:
采用高斯逆滤波处理原始LIF信号以消除展宽效应,提取离子速度分布函数(IVDF)。通过对IVDF进行高斯拟合,推导最概然速度与离子温度参数。
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Sirah tunable dye laser
Sirah
Used for excitation in LIF measurements
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Photomultiplier tube
Converts optical signal to electrical signal
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Monochromator
Filters fluorescence at specific wavelengths
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3-axis orthogonal translation stage
Positions the thruster for measurements
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