或ifice 空心阴极中稀稀疏氙气流动

对 keeper 电极几何形状对空心阴极中中性流动量的影响进行参数化研究，旨在量化其在阴极点火前的作用。keeper 直接冲击阴极或ifice 的流出，其几何形状强烈影响了或ifice-keeper 区域内压强与阴极至 keeper 距离之间的乘积 $P_{ko}\cdot D_{ko}$，这是成功阴极点火的关键参数。使用直接蒙特卡洛方法模拟装有 keeper 的代表性阴极。首先与文献中的计算结果进行验证，然后进行参数化研究。参数包括阴极压力-直径范围为 1-5 Torr-cm 的参数，以及以下几何比值：阴极 orifice 到阴极内半径范围为 0.1-0.7，keeper orifice 到阴极 orifice 半径范围为 1-5，以及 keeper 距离到阴极 orifice 直径范围为 0.5-10。如果 keeper 与阴极的 orifice 半径相同，流动在阴极 orifice-keeper 区域保持亚声速。但在大多数情况下，流动会膨胀并达到超声速，或ifice-keeper 区域的静压力平均为来upstream 压力值的 4%。随着 keeper orifice 直径减小或阴极 orifice 板与 keeper 板之间的距离增加，或ifice-keeper 区域的压力增加，与文献数据一致。通过基于控制体的守恒定律解释这些趋势。点火到 nominal 质量流量比值在 9-120 范围内变化，最可能值为 40，与文献数据一致。这表明通过将输入质量流量提高 40 倍，可在最小 DC 电压下实现无加热阴极点火。