霍尔推力器(HET)是一种先进的电推进装置,在航天领域有着广泛应用。为了衡量亚稳态原子对于推力器电离过程的影响,提高相应电离计算模拟模型的准确性,应用发射光谱线强度比计算方法来确定HET通道中包含亚稳态原子贡献的氪原子有效电离速率。实验发现,考虑亚稳态院子的贡献后,氪原子有效电离速率相对于未考虑亚稳态贡献的基态原子电离速率高,在15～20eV的电子温度范围内增加最多,大约11%。计算结果说明亚稳态原子的存在使得HET通道内氪原子具有较高的有效电离速率,所以在HET电离模型中必须引入亚稳态的贡献项。 可以看出亚稳态氪原子１ｓ３，１ｓ５的相对密度分布与电子温度有关。同时，亚稳态相对密度与电子原子的碰撞过程相关，所以它也受基态原子绝对密度的影响。２实验部分２．１实验装置文中所有实验在哈尔滨工业大学等离子体推进实验室的真空实验设备中进行。真空腔室直径为１．５ｍ，长为４ｍ，真空度可达１０－３Ｐａ量级，如图２所示。光谱诊断使用的是影像光谱仪，其分辨率可达０．０２ｎｍ。实验所使用的霍尔推力器型号为Ｐ－７０，在推力器通道壁面上开缝，通过影像光谱仪进行沿轴向的诊断，影响的光谱诊断-电动液压滚圆机滚弧机切管机张家港数控钢管切管机折弯机如图３所示。２．２实验方案设计首先，利用多谱线方法获得测量沿推力器稳定工况下轴向电子温度的分布。把电子温度代入式（１４）、（１５）本文由公司网站张家港切管机网站采集转载中国知网网络资源整理! http://www.qieguanji.cc，再根据相应的谱线强度来计算亚稳态原子相对密度的分布，然后将计算得到的ｎ１ｓ３／ｎｇ，ｎ１ｓ５／ｎｇ代入到式（３）中，就可以得到氪原子的有效电离激发系数。图２真空罐示意图Ｆ图３轴向光谱测量示意图Ｆ３实验结果及分析首先认为ＨＥＴ通道的电子分布函数是Ｂｕｇｒｏ－ｖａ分布，在该分布下对电子热速度和电离截面积分，计算得到单纯的基态原子的电离速率βｇ（Ｔｅ）以及亚稳态原子亚稳态原子的相对密度较低，越往出口位置移动，亚稳态原子的相对密度逐渐升高。分析原因是，在近阳极区以及电离区电子温度比较低，亚稳态原子由于电离速率大，被消耗得多，所以相对密度低。而越靠近出口，电子温度越高，高能量的电子比例也越高，对于高能量电子来说，基态原子与亚稳态原子的区别并不大，电离截面也接近，这使得亚稳态原子能够得到累积，相对密度也逐渐变大。同时附近原子密度要低，碰撞频率也小，再加之扩散作用，这些因素都有利于亚稳态原子的累积。把得到的ｎ１ｓ３／ｎｇ，ｎ１ｓ５／ｎｇ代入到式（３）中，就可以得到考虑亚稳态原子贡献的有效电离速率β′（Ｔｅ），如图９中的实线所示。将它与基态原子的电离速率βｇ（Ｔｅ）（图９虚线）做对比，取电子温度分布作为横坐标，得到图９。受ＨＥＴ工况的限制，横坐标最大电子温度取实测所得到的最大值４４ｅＶ。从图９中可以清楚看到，考虑亚稳态贡献的有效电离速率要比基态原子电离速率大，这说明亚稳态原子对电离是有贡献的，且影响不能忽略。４结论１）亚稳态原子确实对ＨＥＴ通道中的电离过程具有一定的影响作用。然后，通过将图９中的氪原子有效电离速率与基态原子电离速率比较影响的光谱诊断-电动液压滚圆机滚弧机切管机张家港数控钢管切管机折弯机本文由公司网站张家港切管机网站采集转载中国知网网络资源整理! http://www.qieguanji.cc