本技術涉及空間電推進，具體涉及一種分辨霍爾推力器不同價態(tài)離子的tof系統(tǒng)。

背景技術：

1、霍爾推力器的工作原理是通過電離工質(zhì)和加速電離產(chǎn)生的離子來推動航天器。霍爾推力器檢測羽流離子價態(tài)分布的重要性在于優(yōu)化推進效率。不同離子價態(tài)的羽流具有不同的推力效率和運動特性，通過了解離子的價態(tài)分布情況，可以調(diào)整推力器的工作狀態(tài)，優(yōu)化推進效率，提高航天器的性能和使用壽命。

2、現(xiàn)階段獲取霍爾推力器離子價態(tài)分布的常用手段是使用傳統(tǒng)的e×b探針。這類探針在使用磁性較強的永磁體來提供固定位型的磁場時，由于存在磁場分布不均勻及漏磁等問題，導致了測量的困難。雖然可以通過使用電磁鐵代替永磁體來實現(xiàn)相對穩(wěn)定和可控的磁場，但是為了達到與永磁體相同的場強量級，需要的電磁線圈結構空間過大，在測試真空設備的真空艙空間有限的情況下限制了其應用范圍。此外，e×b探針還有自身結構較為復雜，設計難度大，入口準直筒長度及孔徑選擇對測量結果有較大影響等不利因素。

3、針對霍爾推力器多價態(tài)離子分布的測試需求以及目前e×b探針的缺點，研發(fā)出了一套使用tof原理來達到測試目的的系統(tǒng)。

技術實現(xiàn)思路

1、本實用新型要解決的技術問題是提供一種分辨霍爾推力器不同價態(tài)離子的tof系統(tǒng)。

2、為解決上述問題，本實用新型采用如下技術方案：

3、一種分辨霍爾推力器不同價態(tài)離子的tof系統(tǒng)，包括推力器安裝臺架、門電極、離子電流收集探針、采樣電阻、采樣示波器、探針電源和信號發(fā)生器。

4、所述推力器安裝臺架用于安置霍爾推力器。

5、其中，所述門電極包含有第一接地柵網(wǎng)、開關門柵網(wǎng)、第二接地柵網(wǎng)、前部銅夾持板、后部銅夾持板和多個柵網(wǎng)絕緣陶瓷墊片。

6、所述第一接地柵網(wǎng)和第二接地柵網(wǎng)用于通過導線與接地的真空設備的真空艙壁面連接。

7、所述開關門柵網(wǎng)通過導線與所述信號發(fā)生器連接。

8、所述離子電流收集探針包含有收集板、保護環(huán)和陶瓷絕緣部件。

9、所述保護環(huán)通過導線與所述探針電源負極連接。

10、所述收集板通過導線和采樣電阻串聯(lián)到探針電源負極。

11、所述采樣電阻兩端通過所述示波器讀取采樣信號。

12、本公開至少一實施例提供的分辨霍爾推力器不同價態(tài)離子的tof系統(tǒng)中，還包括結構安裝底板。

13、所述推力器安裝臺架、門電極和離子電流收集探針均裝配在結構安裝底板上。

14、本公開至少一實施例提供的分辨霍爾推力器不同價態(tài)離子的tof系統(tǒng)中，所述門電極與推力器安裝臺架的間隔為20cm。

15、本公開至少一實施例提供的分辨霍爾推力器不同價態(tài)離子的tof系統(tǒng)中，所述離子電流收集探針與門電極的間隔為34cm。

16、本公開至少一實施例提供的分辨霍爾推力器不同價態(tài)離子的tof系統(tǒng)中，所述推力器安裝臺架、門電極和離子電流收集探針均與結構安裝底板螺栓連接。

17、本公開至少一實施例提供的分辨霍爾推力器不同價態(tài)離子的tof系統(tǒng)中，所述柵網(wǎng)絕緣陶瓷墊片配置有四個。

18、所述第一接地柵網(wǎng)、開關門柵網(wǎng)、第二接地柵網(wǎng)和柵網(wǎng)絕緣陶瓷墊片均固定在所述前部銅夾持板和后部銅夾持板之間。

19、四個柵網(wǎng)絕緣陶瓷墊片用于將所述前部銅夾持板、第一接地柵網(wǎng)、開關門柵網(wǎng)、第二接地柵網(wǎng)和后部銅夾持板分隔。

20、本公開至少一實施例提供的分辨霍爾推力器不同價態(tài)離子的tof系統(tǒng)中，所述收集板和保護環(huán)的中軸線均與所述陶瓷絕緣部件的中軸線重合。

21、本公開至少一實施例提供的分辨霍爾推力器不同價態(tài)離子的tof系統(tǒng)中，所述前部銅夾持板和后部銅夾持板上均設置有多個對齊孔。

22、本實用新型的有益效果為：

23、充分利用了霍爾推力器產(chǎn)生的不同價態(tài)離子飛行速度不同的特點，使用飛行時間法來分辨推力器的離子價態(tài)分布。

24、與傳統(tǒng)e×b方法相比，本公開不需要用到磁鐵或電磁線圈結構，避免了因磁場分布不均、漏磁等問題導致的測試誤差。

25、結構較為簡單，生產(chǎn)、安裝較為方便。

技術特征：

1.一種分辨霍爾推力器不同價態(tài)離子的tof系統(tǒng)，其特征在于，包括：推力器安裝臺架、門電極、離子電流收集探針、采樣電阻、采樣示波器、探針電源和信號發(fā)生器；

2.根據(jù)權利要求1所述的一種分辨霍爾推力器不同價態(tài)離子的tof系統(tǒng)，其特征在于，還包括結構安裝底板；

3.根據(jù)權利要求2所述的一種分辨霍爾推力器不同價態(tài)離子的tof系統(tǒng)，其特征在于，所述門電極與推力器安裝臺架的間隔為20cm。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種分辨霍爾推力器不同價態(tài)離子的tof系統(tǒng)，其特征在于，所述離子電流收集探針與門電極的間隔為34cm。

5.根據(jù)權利要求2所述的一種分辨霍爾推力器不同價態(tài)離子的tof系統(tǒng)，其特征在于，所述推力器安裝臺架、門電極和離子電流收集探針均與結構安裝底板螺栓連接。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種分辨霍爾推力器不同價態(tài)離子的tof系統(tǒng)，其特征在于，所述柵網(wǎng)絕緣陶瓷墊片配置有四個；

7.根據(jù)權利要求1所述的一種分辨霍爾推力器不同價態(tài)離子的tof系統(tǒng)，其特征在于，所述收集板和保護環(huán)的中軸線均與所述陶瓷絕緣部件的中軸線重合。

8.根據(jù)權利要求6所述的一種分辨霍爾推力器不同價態(tài)離子的tof系統(tǒng)，其特征在于，所述第一接地柵網(wǎng)、開關門柵網(wǎng)、第二接地柵網(wǎng)、前部銅夾持板、后部銅夾持板和柵網(wǎng)絕緣陶瓷墊片上均設置有多個對齊孔。

技術總結
本技術涉及空間電推進技術領域，具體公開一種分辨霍爾推力器不同價態(tài)離子的TOF系統(tǒng)，包括推力器安裝臺架、門電極、離子電流收集探針、采樣電阻、采樣示波器、探針電源和信號發(fā)生器；門電極包含有第一接地柵網(wǎng)、開關門柵網(wǎng)、第二接地柵網(wǎng)、前部銅夾持板、后部銅夾持板和多個柵網(wǎng)絕緣陶瓷墊片；離子電流收集探針包含有收集板、保護環(huán)和陶瓷絕緣部件；該分辨霍爾推力器不同價態(tài)離子的TOF系統(tǒng)利用了霍爾推力器產(chǎn)生的不同價態(tài)離子飛行速度不同的特點，使用飛行時間法來分辨推力器的離子價態(tài)分布，不需要用到磁鐵或電磁線圈結構，避免了因磁場分布不均、漏磁等問題導致的測試誤差。

技術研發(fā)人員：沈巖,周逸浩,陳煜
受保護的技術使用者：中山大學·深圳
技術研發(fā)日：20240528
技術公布日：2025/1/9