兰州空间技术物理研究所，真空技术与物理重点实验室，兰州 730000
为了研究30 cm离子推力器束流引出状态对栅极刻蚀的影响，建立了束流引出模型，并采用PIC-MCC方法对CEX离子造成的栅极腐蚀速率进行了计算，最后将计算结果与1500 h寿命试验结果进行比对分析。结果显示：束流正常聚焦时，在3 kW和5 kW两种工作模式下，加速栅和减速栅的质量刻蚀速率分别为(1.11～1.72)×10?15 kg/s及(1.22～1.26)×10?17 kg/s。在5 kW工况下，当屏栅上游等离子体密度达到4.03×1017 m?3时，束流出现欠聚焦现象，此时加速栅和减速栅的最大离子刻蚀速率分别为4.33×10?15 kg/s和4.02×10?15 kg/s；在3 kW工况下，当屏栅上游等离子体密度达到0.22×1017 m?3时，束流出现过聚焦现象，此时加速栅和减速栅的最大离子刻蚀速率分别为3.24×10?15 kg/s和5.01×10?15 kg/s。寿命试验结果表明，加速栅孔质量刻蚀速率的计算值与试验值比对误差较小，而由于束流离子对减速栅孔的直接轰击，导致减速栅孔刻蚀速率的计算值和试验值差异极大。经研究认为，对屏栅小孔采用变孔径设计，是降低当束流处于欠聚焦或过聚焦状态下，CEX离子造成加速栅孔和减速栅孔刻蚀速率，并提升推力器工作寿命的有效措施。
离子推力器 栅极腐蚀 束流 聚焦状态 ion thruster grid erosion ion beam perveance condition 强激光与粒子束
2021, 33(2): 024005
中性束离子源束光学特性直接影响中性束注入功率。通过理论计算和实验扫描的方式对引出束半宽度随导流系数的变化进行了研究。理论上,采用IGUN程序对HL-2A装置的三电极引出加速器进行了束元轨迹模拟,采用束几何光学计算程序对高斯束元进行叠加,得到了在束线量热靶处引出束的1/e半宽度。实验上,在放电气体为氘气,弧放电电流分别为200,300,400 A时,对引出高压进行扫描,利用量热靶上的热偶测量了不同位置处的温升,用高斯函数拟合得到引出束的分布和1/e半宽度。理论计算和实验结果都表明,束半宽随着导流系数的增加先减少后逐渐增加。理论计算结果表明不同离子束流下的最佳导流系数值基本不变,而实验上,弧流为200,300,400 A时,对应的最佳导流系数分别为1.6,1.7,1.85 μP。
中性束加热 束光学特性 导流系数 1/e半宽度 neutral beam heating beam optic characteristics perveance 1/e half-width 强激光与粒子束
2016, 28(5): 054001
对TWTCAD微机版、工作站版本、EGUN,CAMEO以及Orprogr电子光学软件背景和特点作了一个简单介绍,并利用其模拟计算了11支不同结构的电子枪.将计算得到的导流系数、射程和注腰半径与实验数据列表对比,结果表明:不同电子光学软件计算不同类型电子枪其计算精度也不一样.在导流系数方面,EGUN和Orprogr的计算精度较高,绝对平均误差分别为7.18%和7.4%;在射程方面,TWTCAD的计算精度最高,绝对平均误差为5.69%;在注腰半径方面,Orprogr与实验值偏差较大,绝对平均误差为47.43%,而工作站版本的计算精度最高,绝对误差仅为2.29%.
电子枪 电子光学软件 导流系数 射程 注腰半径 Electron gun Electron optic software Perveance Gunshot Beam waist radius
