大梯度磁场下霍尔推力器的电子传导机制研究

霍尔推力器是一种在航天器空间推进领域具有重要地位的电磁式等离子体加速装置，放电通道内的磁场分布对电子传导过程的影响是决定其性能的重要因素之一。. 课题针对近年来霍尔推力器技术发展过程中设计磁场梯度不断提高所反映出的科学问题，从磁场梯度对电子传导过程影响的角度出发，采用理论结合实验的方法研究磁场梯度对电子动力学行为和推力器放电特性的影响规律；研究大梯度磁场导致的电子有限拉莫尔半径、梯度漂移等物理效应及其作用规律，从而为霍尔推力器的磁场位形参数选择提供必要的理论依据。. 通过本课题的研究，有望揭示大梯度场下电子的传导机理，并能进一步完善霍尔推力器磁场设计的理论体系，为我国自主研制高性能霍尔推力器做出贡献。另外，本课题的研究思路和结果对其它等离子源中电子传导特性研究具有参考价值。

霍尔推力器依靠磁场抑制电子轴向输运以建立强电场，从而实现等离子体束流加速，因而磁场的分布或者说轴向梯度是影响推力器放电特性及性能水平的关键因素之一，也是推力器性能优化的重要设计自由度。. 本课题针对近年来霍尔推力器技术发展过程中设计磁场梯度不断提高所反映出的科学问题，从磁场梯度对电子传导过程影响的角度出发，采用理论结合实验的方法研究了磁场梯度对电子动力学行为和推力器放电特性的影响规律；并分析了大梯度磁场下电子与壁面的相互作用，从而为霍尔推力器的磁场位形参数选择提供了必要的理论依据。. 根据霍尔推力器对磁场强度和磁场梯度选择的物理要求进行了实验设计，采用光谱仪、多栅探针、实时频谱分析仪等测量仪器分别研究了磁场强度和磁场梯度对霍尔推力器放电特性的影响规律，并从分析推进剂的电离特性、离子流的加速特性和强场区的等离子体振荡特性入手，总结了磁场强度和磁场梯度的优选范围。. 通过本课题的研究，进一步完善了霍尔推力器磁场设计的理论体系，为我国自主研制高性能霍尔推力器做出了贡献。另外，本课题的研究思路和结果对其它等离子源中电子传导特性研究具有参考价值。