[發明專利]間隙可調整的法拉第探針

有效

• 申請號: 201810010601.9
• 申請日: 2018-01-05
• 公開（公告）號: CN108318725B
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 袁軍婭;楊祖儀;劉立輝;翁惠焱;賀碧蛟
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01R15/24
• 分類號: G01R15/24;G01R19/00;G01R19/08
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 魏彥

本發明提供了一種間隙可調整的法拉第探針，屬于電推進器等離子體測量設備領域，該間隙可調整的法拉第探針包括收集器、第一絕緣體、可調式間隙絕緣體、保護環和調節螺栓；收集器包括盤狀的收集面以及與收集面相連接的導電桿，第一絕緣體套接在導電桿上，保護環與導電桿連接，收集面的外緣與保護環的內壁面具有間隙，可調式間隙絕緣體套設在收集器和第一絕緣體的外部，調節螺栓與可調式間隙絕緣體螺紋連接，通過旋轉調節螺栓能夠調整可調式間隙絕緣體伸入或者伸出收集面的外緣與保護環的內壁面的間隙。使法拉第探針有一般以及間隙填充兩種工作狀況，并且由其工作狀況可調性，能夠在同樣尺寸參數下對間隙誤差進行分析。

技術領域

本發明涉及電推進器等離子體測量設備領域，具體涉及一種間隙可調整的法拉第探針。

背景技術

離子推力器、霍爾推力器等電推力器因其比沖高、壽命長和系統質量較小等優點而廣泛應用于航天器的姿態和軌道控制。準確獲取電推力器真空羽流參數對評估電推力器和航天器性能是至關重要的。

電推力器真空羽流是等離子體，主要含有離子、電子和中性氣體分子等，得到羽流中束電流密度分布是評估電推力壽命及其羽流效應的重要指標，法拉第探針是測量空間陽離子密度分布的一種簡易手段及方法。

2、間隙誤差是由收集器與保護環的間隙存在所引起的一種誤差，造成原因是離子射入收集器與保護環之間的間隙后由于離子入射方向或負偏置電壓原因，離子會有部份被收集器吸引，導致電流增加。若間隙與收集器的面積比增大，間隙誤差也會有所增加。間隙是由工作環境的德拜長度決定(五至十個德拜長度)，故工作環境中的間隙寬度是一個定值。雖然間隙誤差可以透過公式來消除，但最佳的間隙與收集器端面面積比對法拉第探針的設計上來說依然重要。間隙誤差的消除是采用等效截面積的方式，即收集器壁面的一部份加在收集器端面面積上。下面給出有效截面積及修正函數的公式。

A_equivalent＝A_c+K_G

式中A_equivalent表示等效截面積，A_C為收集器截面積，K_G為修正函數，R_GR為保護環內半徑，R_C為收集器半徑，h_GR為保護環高度，中h_C為收集器高度。

上述修正函數僅是理論推導，但是因等離子體本身特性及測量過程中的環境、位置因素，其修正精確度并不可靠。

因此，在科學研究中，需要實驗實際探究縫隙對探針測量精度的影響。

發明內容

本發明的目的在于提供一種間隙可調整的法拉第探針，收集器的收集面的外緣與保護環的內壁面具有間隙，并且可調式間隙絕緣體可以伸出或者伸出該間隙，使法拉第探針有一般以及間隙填充兩種工作狀況，并且由其工作狀況可調性，能夠在同樣尺寸參數下對間隙誤差進行分析。

基于上述目的，本發明提供的間隙可調整的法拉第探針，包括：收集器、第一絕緣體、可調式間隙絕緣體、保護環和調節螺栓；

所述收集器包括盤狀的收集面以及與所述收集面相連接的導電桿，

所述第一絕緣體套接在所述導電桿上，

所述保護環與所述導電桿連接，所述保護環具有用于容納所述收集器、所述第一絕緣體和所述可調式間隙絕緣體的第一容置腔，

所述收集面的外緣與所述保護環的內壁面具有間隙，

所述可調式間隙絕緣體套設在所述收集器和所述第一絕緣體的外部，所述調節螺栓與所述可調式間隙絕緣體螺紋連接，通過旋轉所述調節螺栓能夠調整所述可調式間隙絕緣體伸入或者伸出所述收集面的外緣與所述保護環的內壁面的間隙。