RIT-2.5 射频离子推力器的实验表征与基于模拟的分析
加速器物理
2025-09-16 v1 应用物理
摘要
我们报告了 RIT-2.5 射频离子推力器的实验表征，并结合粒子网格（PIC）模拟，以建立等离子体参数与引出束流特性之间的关联。该推力器在专用真空设备中运行，并配备了光谱学、法拉第杯和阻滞场能量分析仪（RFEA）诊断工具。电子温度通过光学发射谱线比确定（Te 约为 3-7 eV），而引出离子的能量分布则使用 RFEA 测量。我们开展了一项比较模拟活动，以重现实验观测到的能谱，并提取因缺乏侵入式诊断而无法直接获取的等离子体密度值，得到最佳拟合估计值 ne 约为 1.2×10^16 m⁻³。结果表明，引出束流的能量展宽强烈依赖于等离子体密度和电子温度。这种实验与数值相结合的方法为射频离子推力器的性能优化提供了一种非侵入式且稳健的途径，为先进的等离子体模拟代码提供了验证基准，并且特别适用于纳卫星姿态与轨道控制的紧凑型微牛级推力器。
引用
@article{arxiv.2509.10738,
title = {Experimental Characterization and Simulation-Based Analysis of the RIT-2.5 Radiofrequency Ion Thruster},
author = {N. Joshi and O. Meusel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.10738},
year = {2025}
}