空心阴极羽流等离子体放电不稳定性二维仿真模型

1

作者 田丰 苗龙 +4 位作者 梁福文 宋家辉 何梓豪 武志文 王宁飞 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1208-1218,共11页

空心阴极放电过程中空间电势振荡会影响其工作性能,振荡过程产生的高能离子会对阴极孔产生溅射腐蚀,进而严重影响空心阴极的使用寿命。建立由质点网格(Particle-in-Cell,PIC)模型、振荡幅值模型与等效电路模型组成的一体化耦合模型来计... 空心阴极放电过程中空间电势振荡会影响其工作性能,振荡过程产生的高能离子会对阴极孔产生溅射腐蚀,进而严重影响空心阴极的使用寿命。建立由质点网格(Particle-in-Cell,PIC)模型、振荡幅值模型与等效电路模型组成的一体化耦合模型来计算空心阴极放电过程电势振荡特性。采用PIC模型计算不同放电电流、放电电压及气体流量下羽流等离子体放电特性,获得羽流的电势、等离子数密度、电场强度和电子温度等时均参数的空间分布。基于等离子体聚集与耗散理论,建立电势振荡幅值模型,根据计算得到的时均参数来预估空间电势振荡幅值。将等离子体时均参数以及电势幅值振荡参数作为输入参数,代入到空心阴极放电等效电路模型中,从而得到相应工况下的电势振荡波形图。通过和实验结果对比发现,所建立的一体化耦合模型能较好地预估空心阴极羽流等离子体电势振荡特性,研究成果可用于指导空心阴极稳定放电,提升空心阴极在轨工作时限。 展开更多

关键词 空心阴极 质点网格模型 电势振荡 等效电路模型 等离子体聚集与耗散

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采用空心阴极放电等离子体化学气相沉积方法制备a-CH薄膜 被引量：2

2

作者 陈志梅 吴卫东 +3 位作者 唐永建 许华 唐晓虹 李常明 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期611-614,共4页

　研究了不同衬底 阴极距离、直流电压和H2流量对a CH薄膜沉积速率的影响。结果表明:衬底 阴极距离必须大于0.5cm,随着该距离的增加,薄膜的沉积速率减少;直流电压达550V时沉积速率最大;随着H2含量的增加,CH4含量相对减少,沉积速率随之... 　研究了不同衬底 阴极距离、直流电压和H2流量对a CH薄膜沉积速率的影响。结果表明:衬底 阴极距离必须大于0.5cm,随着该距离的增加,薄膜的沉积速率减少;直流电压达550V时沉积速率最大;随着H2含量的增加,CH4含量相对减少,沉积速率随之降低。用AFM观察了以该方法制得的448.4nmCH薄膜的表面形貌,表面粗糙度约为10nm。最后测出了不同条件下CH薄膜的UV VIS谱,由此可以计算得到薄膜的禁带宽度及折射率。 展开更多

关键词 等离子体 化学气相沉积 空心阴极放电 CH薄膜

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电池隔膜表面空心阴极等离子体接枝聚合研究 被引量：2

3

作者 温贻芳 陈新 +1 位作者 芮延年 王红卫 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期45-48,共4页

应用自制的空心阴极等离子体装置,引发丙烯酸在丙纶表面的接枝聚合,研究了等离子体接枝聚合作用机理,分析了等离子体接枝聚合各参数(放电功率、气体流量、丙烯酸蒸气流量、样品位置等)对聚合速率的影响。通过红外光谱、扫描电镜等对丙... 应用自制的空心阴极等离子体装置,引发丙烯酸在丙纶表面的接枝聚合,研究了等离子体接枝聚合作用机理,分析了等离子体接枝聚合各参数(放电功率、气体流量、丙烯酸蒸气流量、样品位置等)对聚合速率的影响。通过红外光谱、扫描电镜等对丙纶接枝聚合膜表面的化学组成和形态结构等进行了表征分析,证明了亲水基团的引入,改善了丙纶隔膜的亲水性能。 展开更多

关键词 空心阴极 远区 等离子体聚合

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30cm离子推力器空心阴极发射体区等离子体特性研究 被引量：1

4

作者 孙明明 张天平 龙建飞 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期2872-2880,共9页

为了获得30cm口径离子推力器20A额定发射电流空心阴极的稳态工作性能参数并验证现有发射体结构设计的合理性,采用数值模拟及有限元分析方法研究了空心阴极发射体区的等离子体特性参数。结果显示:空心阴极发射体区的压强基本在115~150Pa... 为了获得30cm口径离子推力器20A额定发射电流空心阴极的稳态工作性能参数并验证现有发射体结构设计的合理性,采用数值模拟及有限元分析方法研究了空心阴极发射体区的等离子体特性参数。结果显示:空心阴极发射体区的压强基本在115~150Pa内,并且中间区域的Xe气压强较高;当阴极发射体温度为1570℃时,根据一维热传导方程得到发射体热损为10.26W;发射电流为15A时,电子温度在1.5~1.7e V内,且沿轴线方向靠近阴极顶小孔的电子温度较高,而将15A发射电流作为空心阴极的工作点是较为合适的选择;数值计算得到发射体区平均电子电流密度约为1.3×105A/m2,发射体内表面面积预估为1.5cm^2,内径建议在?2~2.5mm内,采用该尺寸发射体的空心阴极通过电流发射能力试验证明其最大发射电流在19~20A内,现有发射体尺寸设计满足20A发射电流需求;发射体区中间区域离子电流密度峰值约为8.5×10~5A/m^2,应重点关注发射体中间区域的厚度设计以及离子溅射腐蚀速率。 展开更多

关键词 离子推力器 空心阴极 发射体区 等离子体特性

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20A发射电流空心阴极小孔区等离子体特性研究

5

作者 孙明明 宋嘉尧 +2 位作者 张天平 杨威 龙建飞 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期473-480,共8页

为了获得30cm口径离子推力器20A额定发射电流空心阴极工作时小孔区的等离子体特性参数,并验证现有阴极小孔结构设计下的阴极电流发射能力,采用数值模拟及有限元分析方法研究了空心阴极小孔区的等离子体特性参数。结果显示:空心阴极小孔... 为了获得30cm口径离子推力器20A额定发射电流空心阴极工作时小孔区的等离子体特性参数,并验证现有阴极小孔结构设计下的阴极电流发射能力,采用数值模拟及有限元分析方法研究了空心阴极小孔区的等离子体特性参数。结果显示:空心阴极小孔区的中性原子密度基本在4×10^(21)~6×10^(21)/m^3,分布较为均匀且越靠近小孔出口区域的原子密度越低;当阴极发射体温度为1800K时,采用等离子体零维扩散模型得到阴极小孔区轴向平均电子温度约为2.66e V,且靠近阴极顶小孔出口方向电子温度相对较高,从小孔区入口至出口电子温度增幅在1~2e V;通过离子连续性方程得到阴极孔区内,等离子体密度约在1×10^(21)~1.4×10^(21)/m^3,靠近出口处的等离子体密度降低较为明显;通过电子连续性方程,得到小孔区入口处的电子电流约为7.2A,而出口处的电子电流约为11.6A,与性能测试试验结果一致,电子电流增益系数约60%;离子电流密度峰值约为6.16×106A/m^2,出现在距离小孔入口约0.5mm处。通过理论分析认为,阴极孔区的腐蚀特点是靠近出口处的直径在离子腐蚀作用下不断地扩张,并在扩张到一定程度后,孔区出口处被腐蚀后的直径将不会再发生变化,理论分析腐蚀趋势与兰州空间技术物理研究所研制的LHC-5阴极小孔区寿命试验腐蚀情况基本一致。 展开更多

关键词 离子推力器 空心阴极 小孔区 等离子体特性

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小型空心阴极等离子体电子枪实验 被引量：3

6

作者 李文旭 鄢扬 +2 位作者 傅文杰 黎晓云 吴坚强 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期91-93,共3页

基于空心阴极效应和低压辉光放电原理,设计了一种小型空心阴极等离子体电子枪并进行了实验研究,在低气压下获得了稳定的空心阴极辉光放电,测量电子枪放电结果表明:在空心阴极中加入灯丝热子可明显降低放电气压;电子束电流的大小随放电... 基于空心阴极效应和低压辉光放电原理,设计了一种小型空心阴极等离子体电子枪并进行了实验研究,在低气压下获得了稳定的空心阴极辉光放电,测量电子枪放电结果表明:在空心阴极中加入灯丝热子可明显降低放电气压;电子束电流的大小随放电电压增大而增大,受气体气压影响较小;在气压2Pa,放电电压10kV,脉宽4μs脉冲下放电,可得到脉宽为2μs,电流为600mA的电子束。 展开更多

关键词 空心阴极 辉光放电 等离子体 电子枪 电子束

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钡钨空心阴极等离子体放电模式实验研究 被引量：4

7

作者 张岩 康小录 《火箭推进》 CAS 2013年第1期29-35,45,共8页

主要通过实验的手段,系统研究了钡钨空心阴极的等离子体放电特性及其工作模式。实验中,使空心阴极工作在三极管构型下,调节相应的放电参数,详细分析钡钨空心阴极放电特性的变化规律、存在的放电模式及其转化规律。最后得到结论:钡钨空... 主要通过实验的手段,系统研究了钡钨空心阴极的等离子体放电特性及其工作模式。实验中,使空心阴极工作在三极管构型下,调节相应的放电参数,详细分析钡钨空心阴极放电特性的变化规律、存在的放电模式及其转化规律。最后得到结论:钡钨空心阴极放电表现为羽毛状、亮斑状和弥漫状等3种典型的工作模式;不同放电模式可以用放电电流、放电电压及其振荡特性进行判定和区分;随着放电参数的变化,几种放电模式之间可以相互转化。 展开更多

关键词 钡钨空心阴极 等离子体放电 工作模式

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钡钨空心阴极放电等离子体特性实验研究 被引量：5

8

作者 张岩 康小录 乔彩霞 《火箭推进》 CAS 2014年第5期55-60,共6页

空心阴极作为电推力器的核心部件之一,其放电等离子体特性对空心阴极的性能和可靠性具有决定性的作用。采用实验的方法,使用朗谬尔静电探针置于钡钨空心阴极放电出口处,诊断和分析了钡钨空心阴极出口处的放电等离子体特性随阴极推进剂... 空心阴极作为电推力器的核心部件之一,其放电等离子体特性对空心阴极的性能和可靠性具有决定性的作用。采用实验的方法,使用朗谬尔静电探针置于钡钨空心阴极放电出口处,诊断和分析了钡钨空心阴极出口处的放电等离子体特性随阴极推进剂流量和放电电流的变化规律,结果表明:阴极推进剂流量和放电电流对空心阴极放电等离子体特性具有比较明显的影响,各等离子体参量随阴极推进剂流量和放电电流均有明显的变化,其中,电子数密度随阴极推进剂流量和放电电流的增大而上升,等离子体电势随阴极推进剂流量和放电电流的增大而下降,电子温度随阴极推进剂流量的增加而下降,随放电电流的增大有略微升高,而且,放电电流对放电等离子体特性具有更显著的影响。 展开更多

关键词 电推力器 钡钨空心阴极 朗谬尔静电探针 等离子体特性

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空心阴极等离子体与热耦合模型研究进展

9

作者 王进 郭宁 +1 位作者 谷增杰 丁继 《真空与低温》 2017年第6期318-322,共5页

空心阴极作为高效率的宇航级电子源,被广泛应用于空间电推进系统和航天器主动电位控制系统。研究空心阴极等离子特性与热特性的耦合过程,对于提高空心阴极效率和延长其寿命具有重要意义。通过分析空心阴极等离子体与热耦合模型和空心阴... 空心阴极作为高效率的宇航级电子源,被广泛应用于空间电推进系统和航天器主动电位控制系统。研究空心阴极等离子特性与热特性的耦合过程,对于提高空心阴极效率和延长其寿命具有重要意义。通过分析空心阴极等离子体与热耦合模型和空心阴极参数测量方法的特点,建议先研究空心阴极零维等离子体与热耦合模型,初步满足空心阴极研制的仿真分析需求,再发展空心阴极二维等离子体与热耦合模型,逐步提高空心阴极仿真分析水平。 展开更多

关键词 空心阴极 等离子体 热分析 耦合模型 参数测量

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高电流低气压等离子体阴极电子枪设计与实验 被引量：2

10

作者 谢文楷 黎晓云 +3 位作者 王彬 蒙林 鄢扬 高昕艳 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期235-240,共6页

设计了一种新型的高功率低气压等离子体电子枪。基于空心阴极效应和低压辉光放电原理与经验．确定了空心阴极、加速间隙、工作气压范围等。提出关于等离子体阴极电子枪产生高功率、高密度电子束源的整体方案。分别在连续馈气和脉冲馈气... 设计了一种新型的高功率低气压等离子体电子枪。基于空心阴极效应和低压辉光放电原理与经验．确定了空心阴极、加速间隙、工作气压范围等。提出关于等离子体阴极电子枪产生高功率、高密度电子束源的整体方案。分别在连续馈气和脉冲馈气条件下进行实验测试，得到放电电流、收集极电流与气压、脉宽及调制器电压的关系。实验获得电子枪的典型放电电流为150～200A，脉宽60ps；传输电子柬达到30～80A，脉宽60ps。该结果表明该新型等离子体阴极电子枪可以取代材料阴极作为大电流、长脉冲电子束源，特别适用于等离子体加载微波管。 展开更多

关键词 高功率微波 等离子体 等离子体阴极电子枪 辉光放电 空心阴极

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对阴极双辉等离子体的实验研究 被引量：2

11

作者 李家全 铁军 +1 位作者 余萍 袁斌 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2002年第4期249-252,共4页

介绍了双辉离子渗金属技术的原理,对该技术所采用的不等电位对阴极双辉光放电的等离子体态性能进行了实验研究。研究表明:在一定条件下在阴极双辉放电中能够产生增强型放电,对增强型放电的特征以及增强型放电的原因进行了初步的探讨。

关键词 实验研究 等离子体 辉光放电 空心阴极放电 双辉离子渗金属技术

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等离子体阴极电子枪及其特性 被引量：7

12

作者 谢文楷 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第S1期17-23,共7页

研究一种新型的长脉冲空心阴极等离子体电子枪及其特性。论述空心阴极放电机理及理论分析。给出长脉冲空心阴极等离子体电子枪结构与关键技术。该技术可用于发展一类紧凑、实用的ＨＰＭ源。

关键词 高功率电子束 空心阴极 等离子体电子枪 长脉冲 高功率微波源

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氮气快脉冲放电等离子体的光谱分析 被引量：4

13

作者 王培南 郑家骠 +2 位作者 陈叔琦 潘崎 张豪 《原子与分子物理学报》 CAS CSCD 北大核心 1998年第S1期97-98,共2页

对氮气快脉冲放电等离子体进行了光谱分析，并与其它放电方法进行了比较；对使用铝电极和石墨电极的放电光谱也进行了分析和比较。

关键词 脉冲放电等离子体 谱分析 石墨电极 快脉冲放电 空心阴极放电 电光谱 氮原子离子 氮化物 氮气气压 电方法

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气压对大面积等离子体片电子密度分布的影响 被引量：2

14

作者 夏俊明 孙海龙 +5 位作者 霍文青 徐跃民 孙越强 白伟华 柳聪亮 孟祥广 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期210-215,共6页

利用脉冲磁约束线形空心阴极放电装置,在15mT磁场约束下,产生了持续时间为200μs、峰值放电电流为3A、面积为60cm×60cm的大面积等离子体片。采用快帧法和旋转空心阴极法,在90~210Pa内,利用朗缪尔探针首次获得了不同气压的等离子体... 利用脉冲磁约束线形空心阴极放电装置,在15mT磁场约束下,产生了持续时间为200μs、峰值放电电流为3A、面积为60cm×60cm的大面积等离子体片。采用快帧法和旋转空心阴极法,在90~210Pa内,利用朗缪尔探针首次获得了不同气压的等离子体片的厚度向电子密度分布及其演化构成的二维分布图;研究了在同等峰值放电电流条件下,等离子体片达到最大厚度向峰值电子密度时,气压对所需放电时间、最大厚度向峰值电子密度及电子密度半高宽的影响。结果表明：在相同的峰值放电电流条件下,等离子体片达到最大厚度向峰值电子密度的时间随气压的降低而减小;气压越低,最大厚度向峰值电子密度越大,电子密度半高宽越小。 展开更多

关键词 线形空心阴极 大面积等离子体片 电子密度分布 快帧 电子密度半高宽

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10^(-2)～10~5Pa气压范围的氦等离子体光谱分析 被引量：2

15

作者 闫永辉 冯贤平 +1 位作者 唐晓亮 谢涵坤 《原子与分子物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第1期31-34,共4页

采用三种实验装置 (介质阻挡放电装置、空心阴极放电装置和彭宁放电装置 )分别测量了不同压强范围内氦等离子体的发射光谱。通过对氦等离子体发射光谱的分析 ,已观察到一个共同的特点 ,就是在三种放电条件下产生的氦等离子体中 31P1→ 2... 采用三种实验装置 (介质阻挡放电装置、空心阴极放电装置和彭宁放电装置 )分别测量了不同压强范围内氦等离子体的发射光谱。通过对氦等离子体发射光谱的分析 ,已观察到一个共同的特点 ,就是在三种放电条件下产生的氦等离子体中 31P1→ 2 1S0 的谱线强度总是最强 ,可以推测亚稳态氦原子的含量相当显著 ,但不同的装置也有不同的特点 ,介质阻挡放电装置能够产生准辉光放电 ,谱线中氦原子的谱线强度很低 ,而空心阴极放电与彭宁放电装置能够产生稳定均匀的等离子体 ,且发射足够强的光辐射。我们已对所拍摄的光谱的谱线都进行了辨认 ,所有结果表明原子发射光谱分析法是研究不同条件下氦等离子体状态的一种十分有效的手段。 展开更多

关键词 氦等离子体 发射光谱 介质阻挡放电 空心阴极放电 彭宁放电

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溴甲烷的等离子体发射光谱测量 被引量：2

16

作者 翁国峰 马志斌 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期3391-3394,共4页

利用脉冲射频空心阴极等离子体源激发含溴甲烷的工作气体产生等离子体,采用HR4000型高分辨力光谱仪测量了等离子体的发射光谱。通过光谱比较,在等离子体发射光谱图中得到了位于635.07,700.52nm的溴原子的特征峰,并实验研究了工作气压和... 利用脉冲射频空心阴极等离子体源激发含溴甲烷的工作气体产生等离子体,采用HR4000型高分辨力光谱仪测量了等离子体的发射光谱。通过光谱比较,在等离子体发射光谱图中得到了位于635.07,700.52nm的溴原子的特征峰,并实验研究了工作气压和溴甲烷密度对溴原子特征峰强度的影响。实验结果表明:在相同的溴甲烷密度下,溴原子的特征峰强度随气压的升高而降低;在相同的气压条件下,溴原子的特征峰强度随溴甲烷密度的升高而升高;溴甲烷密度测量的精度高于1g/m3。 展开更多

关键词 空心阴极 脉冲射频 等离子体发射光谱 溴甲烷 特征峰

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中频交流脉冲等离子体源的研究

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作者 陈侃松 顾豪爽 +1 位作者 孙奉娄 危立辉 《电子器件》 EI CAS 2005年第2期271-274,共4页

采用中频交流脉冲等离子体源进行了抑制弧光放电和空心阴极效应以及离子渗氮工艺的实验。结果表明,交流脉冲放电在抑制弧光放电和空心阴极效应方面是非常有效的,对于高铬钢材料表面的离子渗氮作用是明显的。它为解决材料表面处理中的难... 采用中频交流脉冲等离子体源进行了抑制弧光放电和空心阴极效应以及离子渗氮工艺的实验。结果表明,交流脉冲放电在抑制弧光放电和空心阴极效应方面是非常有效的,对于高铬钢材料表面的离子渗氮作用是明显的。它为解决材料表面处理中的难点(小孔、深孔、狭缝的处理)提供了一种新的探索方案;也为等离子体技术应用领域中处理不导电的基体或薄膜以及磁控溅射新工艺(交流孪生溅射技术)提供了研究设备。 展开更多

关键词 中频交流脉冲等离子体源 弧光放电 空心阴极效应 离子渗氮

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微放电阵列构成的直流平板等离子体显示技术

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作者 江超 王又青 《液晶与显示》 CAS CSCD 北大核心 2006年第2期124-128,共5页

设计了一种新颖的放电结构，它是由“微空心阴极放电”与“封闭微空心阴极放电”串联，然后并联构成的微放电阵列。它产生的高气压高电流密度辉光放电等离子体能够用来制作平面等离子体显示或光源。利用该放电结构进行了空气直流放电实... 设计了一种新颖的放电结构，它是由“微空心阴极放电”与“封闭微空心阴极放电”串联，然后并联构成的微放电阵列。它产生的高气压高电流密度辉光放电等离子体能够用来制作平面等离子体显示或光源。利用该放电结构进行了空气直流放电实验，在2．7～66．7kPa的气压范围都能够产生稳定的直流放电。测量了气压P=27kPa时的伏安特性和电流I=9mA时的放电图。测得的伏安特性曲线在整个放电区域都具有正的微分电阻特性。估算的电流密度为63．7A／cm^3；功率密度为3．44×10^3W／cm^3；电子密度在10^13cm^-2量级。实验结果表明该结构能够用于直流平板等离子体显示。 展开更多

关键词 直流平板等离子体显示 气体放电 微空心阴极放电 封闭微空心阴极放电

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小型感性耦合射频等离子体中和器的实验研究 被引量：10

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作者 贺建武 马隆飞 +3 位作者 薛森文 章楚 段俐 康琦 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期1673-1680,共8页

为了研究适用于百瓦级电推力器的离子束流中和技术,基于电子鞘层模型、射频等离子体最优放电技术和通过插入探针实现快速点火的方法,设计了一套小型感性耦合射频等离子体中和器(RF plasma neutralizer,RPN)。实验研究了RPN中和器的稳定... 为了研究适用于百瓦级电推力器的离子束流中和技术,基于电子鞘层模型、射频等离子体最优放电技术和通过插入探针实现快速点火的方法,设计了一套小型感性耦合射频等离子体中和器(RF plasma neutralizer,RPN)。实验研究了RPN中和器的稳定工作条件和电子引出特性,实现了RPN中和器稳定工作和电子有效引出。实验结果表明:电子引出特性主要取决于发射孔附近阳极斑的形成与否,而阳极斑的形成又主要受结构设计、工质流量和偏置电压等运行条件的影响;通过对RPN运行条件的优化试验,获得了55~150m A可调电子束流范围和较高的工质利用系数(3.9~10.5),满足离子束流中和需求;另外,实验中还观察到了电子束流随工质流量或偏置电压的迟滞现象。 展开更多

关键词 感性耦合等离子体 中和器 离子推力器 空心阴极 电子源

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磁化等离子体片微波传播影响的实验研究 被引量：3

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作者 程芝峰 丁亮 +2 位作者 徐跃民 梁超 鉴福升 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第6期1137-1140,共4页

通过磁约束线形空心阴极放电的方式生成了大面积高密度的等离子体片,并分别在4.5GHz、5GHz和6GHz频率研究了其对角椎天线发射出的微波所产生的影响。实验所得的磁化等离子体片对所选频率的微波能有明显的衰减作用,而衰减作用在不同方向... 通过磁约束线形空心阴极放电的方式生成了大面积高密度的等离子体片,并分别在4.5GHz、5GHz和6GHz频率研究了其对角椎天线发射出的微波所产生的影响。实验所得的磁化等离子体片对所选频率的微波能有明显的衰减作用,而衰减作用在不同方向有很大差异。 展开更多

关键词 等离子体片 线形空心阴极 角椎天线 微波

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