2cm电子回旋共振离子源猝灭现象模拟

• 作者: 付瑜亮 杨涓 王彬 胡展 夏旭 牟浩
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 电子回旋共振离子源 粒子模拟 猝灭
• 年，卷（期）: 2022,（8）
• 所属期刊栏目: 气体、等离子体和放电物理|PHYSICS OF GASES, PLASMAS, AND ELECTRIC DISCHARGES
• 页码范围: 229-235
• 页数: 7页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.71.20212151

摘要

2 cm电子回旋共振离子推力器具有高比冲、长寿命的特点,其应用于引力波探测的可行性已经过初步探索.然而,在探究离子源推力下限的过程中发现,在极低功率(0.5 W)和极低流量(0.1 sccm,1 sccm=1 L/min)的极限工作状态下,过度施加栅极电压可能引发离子源猝灭.采用实验手段对猝灭现象进行观测的难度很大,一方面因为猝灭现象具有随机性和瞬时性;另一方面,介入式诊断对弱放电水平的等离子体干扰很大,而光学诊断又有栅极系统阻挡.为此本文采用全粒子数值模型对离子源进行了一体化模拟,复现了猝灭现象.模拟结果表明,天线和放电室之间的双极扩散是导致离子源猝灭的最根本原因.明晰了猝灭机理后,本文提出了相应的改进措施,并用一体化模拟进行了理论验证.对猝灭机理的研究将为离子源的设计和应用提供理论依据,保障离子源安全稳定工作,满足引力波探测任务的推力需求.