的平齊端與四孔陶瓷管2的一端平齊，平齊端用高溫無機膠密封，高溫 無機膠厚度2mm，鶴絲101伸出平齊端10mm，能最大化的測量等離子體。
[0033] 朗繆爾探針保護管模塊3如圖3所示，包括保護管301、平墊片302、緊定螺釘303、 螺母304和彈簧墊片305 ;
[0034] 朗繆爾探針保護管301整體由兩段外徑不同的圓環(huán)形的不銹鋼管焊接而成，內徑 為9mm。外徑分為兩段，一段外徑為12mm，長25mm，用來加工螺紋，連接其他部件；另一段外 徑為16mm，長40mm，在該段外徑的側面上開有螺紋孔，用于固定安裝了單探針模塊1的四孔 陶瓷管2。
[0035] 如圖4所示，將固定好單探針模塊1的四孔陶瓷管2從朗繆爾探針保護管301螺 紋端插入，在緊定螺釘303上依次套入螺母304、彈簧墊片305、平墊片302后擰入朗繆爾探 針保護管301側面的螺紋孔，分別各自旋緊，將單探針模塊1和四孔陶瓷管2以及朗繆爾探 針保護管模塊3固定在一起。
[0036] 一種用于磁等離子體推力器羽流測量的圓柱型探針的測量電路，將3個單探針模 塊1分別設定為探針P1，探針P2和探針P3 ;3個探針分別位于正方形的3個頂點，其中沒 安裝探針的通孔的對角位置，安裝的探針為探針P1，探針P2和探針P3的位置可以互換，在 探針Pl和探針P3之間加載偏置電壓V d3，探針P2和探針Pl之間加載測量電壓Vd2;通過測 量探針P2和探針Pl之間的測量電壓V d2和流過探針Pl的電流I :得到磁等離子體推力器 羽流的電子溫度和電子數(shù)密度。
[0037] 流入3個探針的電流可以表示為：
[0038] -I1=-A [JeexpdV1)-Ji (V1)] (1)
[0039] I2 = -A [J eexp (_ 巾 V2) -Ji (V2) ] (2)
[0040] I3= -A [J eexp (- <i> V3) -Ji (V3) ] (3)
[0041] 其中，Ip 12、13分別對應3個探針P1、P2和P3對應的電流值；滿足I 2+I3;
[0042] V1、V2、V3分別是3個探針PU P2和P3對應的電壓值；滿足測量電壓V d2= V2-V1; 偏置電壓Vd3= V3-V1;
[0043] A是探針面積，Ji是離子電流密度，J e是由熱電子擴散流入探針的電子飽和電流密
溫度，me是電子質量；n6為電子數(shù)密度；
[0044] 假設因探針電勢改變而引起的離子飽和電流Ji (V)的變化與電子飽和電流的變化 相比很小，忽略不計，即Ji(V1) ~Ji(V2) ~Ji(V3) =Ji,
[0045] 聯(lián)立可得Vd2和Vd3的關系：
[0049] 式（5)中，Vd3是給定的，本發(fā)明選取30V，Vd2是實驗測量值，范圍在0-15V，解出隱 式方程（5)中的Te即得到電子溫度。
[0050] 位于鞘層邊緣的離子飽和電流密度Jis由電子溫度與離子溫度Ti之間的關系得 到，
[0051] 若Te>>Ti，離子飽和電流密度Jis為
[0055] 其中，Hii為離子質量，nih為鞘層邊緣的離子數(shù)密度。
[0056] 用電子溫度Te來近似求出離子飽和電流密度Jis，且兩種情況中的電子溫度Te和 離子溫度Ti均為熱擴散速度而非定向運動速度，且電子質量me遠小于離子質量mi，因此不 會出現(xiàn)Te<< 1\的情況。
[0057] 假設等離子體在鞘層邊緣電子服從Bohm鞘層判據(jù)，則鞘層電壓
[0061] 等離子體在鞘層邊緣呈類中性，即鞘層邊緣的電子數(shù)密度等于鞘層邊緣的離子數(shù) 密度，~二《,,，則
[0062]
[0063] 設鞘層面積近似等于探針面積，代入式（6)，可得
【主權項】
1. 一種用于磁等離子體推力器羽流測量的圓柱型探針，其特征在于：包括單探針模 塊、四孔陶瓷管和朗繆爾探針保護管模塊； 所述的單探針模塊包括粗單孔陶瓷管、細單孔陶瓷管和鎢絲； 細單孔陶瓷管的外徑與粗單孔陶瓷管的內徑相同，細單孔陶瓷管插入粗單孔陶瓷管， 間隙配合，并與粗單孔陶瓷管一端平齊固定； 鎢絲直徑與細單孔陶瓷管內徑相同，鎢絲插入細單孔陶瓷管，間隙配合，鎢絲一端距離 粗單孔陶瓷管和細單孔陶瓷管的平齊端固定；另一端伸出細單孔陶瓷管與采集信號線焊 接； 四孔陶瓷管內部沿軸向開有4個通孔，粗單孔陶瓷管的外徑與四孔陶瓷管通孔的直徑 相同，將3個相同的單探針模塊插入四孔陶瓷管的任意三個通孔，采用間隙配合，并且粗單 孔陶瓷管和細單孔陶瓷管的平齊端與四孔陶瓷管的一端平齊密封； 朗繆爾探針保護管模塊包括保護管、平墊片、緊定螺釘、螺母和彈簧墊片； 保護管的側面上開有螺紋孔，用于固定安裝四孔陶瓷管；將固定好單探針模塊的四孔 陶瓷管從朗繆爾探針保護管螺紋端插入，在緊定螺釘上依次套入螺母、彈簧墊片、平墊片后 擰入朗繆爾探針保護管側面的螺紋孔，分別各自旋緊，將單探針模塊和四孔陶瓷管以及朗 繆爾探針保護管模塊固定在一起。2. 如權利要求1所述的一種用于磁等離子體推力器羽流測量的圓柱型探針，其特征在 于：所述的粗單孔陶瓷管和細單孔陶瓷管的材料均為氧化鋁陶瓷，截面采用圓環(huán)結構。3. 如權利要求1所述的一種用于磁等離子體推力器羽流測量的圓柱型探針，其特征在 于：所述的四孔陶瓷管為氧化鋁陶瓷，采用圓柱體結構。4. 如權利要求1所述的一種用于磁等離子體推力器羽流測量的圓柱型探針，其特征在 于：所述的4個通孔組成正方形形狀，4個通孔中心分別位于正方形的4個頂點上，任意兩 個相鄰的通孔間距相同，正方形的中心與四孔陶瓷管的圓心重合。5. 如權利要求1所述的一種用于磁等離子體推力器羽流測量的圓柱型探針，其特征在 于：所述的朗繆爾探針保護管整體由兩段外徑不同的圓環(huán)形的不銹鋼管焊接而成。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于磁等離子體推力器羽流測量的圓柱型探針，包括單探針模塊、四孔陶瓷管和朗繆爾探針保護管模塊；單探針模塊包括粗單孔陶瓷管、細單孔陶瓷管和鎢絲；細單孔陶瓷管與粗單孔陶瓷管一端平齊固定；鎢絲插入細單孔陶瓷管內徑；四孔陶瓷管端面上開有4個通孔，將3個相同的單探針模塊插入任意三個通孔。朗繆爾探針保護管模塊包括保護管、平墊片、緊定螺釘、螺母和彈簧墊片；將固定好單探針模塊的四孔陶瓷管從保護管插入進而固定。優(yōu)點在于：采用市場上常見的氧化鋁陶瓷材料成形的四孔陶瓷管、粗單孔陶瓷管、細單孔陶瓷管以及鎢絲均可經(jīng)受磁等離子體推力器的羽流溫度，通過間隙配合保持結構穩(wěn)定，結構簡單。
【IPC分類】H05H1/00
【公開號】CN104994672
【申請?zhí)枴緾N201510292007
【發(fā)明人】湯海濱, 徐宇杰, 張尊, 楊文將, 任軍學
【申請人】北京航空航天大學
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年6月1日