霍尔效应推力器放电中离子速度分布函数的时间演化

在5 kW级PPS$\circledR$X000霍尔推力器的低频放电电流振荡（约14 kHz）过程中，记录了Xe$^+$离子轴向速度分布函数的时间特性。通过激光诱导荧光诊断工具，以100 ns的时间分辨率监测离子轴向速度分量随时间的变化。由于在如此短的时间段内荧光光子数量非常少，我们使用自制的脉冲计数锁相系统来实时区分背景光子和荧光光子。在推力器电源快速关闭后，沿推力器通道轴线三个位置观察了离子速度分布函数的时间演化。阳极放电电流以2 kHz的频率关断5 μs，且与电流振荡周期不同步。这种方法允许检查放电衰减和点火期间以及受迫和自然等离子体振荡期间离子速度分布函数的时间行为。测量表明，在受迫和自然两种情况下，Xe$^+$离子轴向分量的分布函数确实以接近电流振荡频率的频率随时间周期性变化。发现离子密度和平均速度振荡，而速度色散保持不变，这表明电离层和加速层具有相同的动力学特性。最后，首次通过实验证明了交叉场放电中电场随时间的变化。