基于 ab initio 分子动力学模拟的 EMI-BF4 中性面 Interactions 在电喷雾推进器中的行为

电喷雾推进器承诺为小型航天器提供紧凑且高比冲的推进方案，但地面表征受二次物种释放和对中性产物诊断不完整的限制。为此，我们对能量分辨率的混合量子/经典（QM/MM）ab initio 分子动力学（MD）方法，对 1-乙-3-甲基仲亲烙碱四氟硼酸（EMI-BF4）进行研究，模拟其与 Au 提取器表面的碰撞，碰撞能范围为 10 到 100 eV，以解析碎片物种谱、电荷态、动能分配以及散射几何。模拟结果揭示了随能量变化的三阶段过程：低能阶段（10-20 eV）倾向于离子解离，中能阶段（30-40 eV）开启中性化窗口，高能阶段（>50 eV）驱动共价碎裂产生大量带混合电荷态的轻质碎片。分数能分布显示从低能阶段以少体、能量浓缩的结果向高能阶段以多体、能量分散的结果转变。偏转角分布显示出强烈的质量-角度反相关，即更重的碎片倾向于小偏转角，而轻质碎片则分布在大偏转角。瞬态中间体的比例在约 50 eV 处达到峰值，恰逢中性碎片产量丰富。重要的是，即使上游离子浪被减速电极完全抑制，中性轰击仍会在靶面上产生带电次生物。这些发现为消除设施测量中的偏差提供了依据，可通过组合串联时间飞行二次离子质谱和残余气体分析器并结合抑制-偏差校正，以指导电喷雾推进器设计，减少提取器表面的截获与污染。