[发明专利]一种电推进产生等离子体诱发充放电效应的装置及方法

权利要求书

1.一种电推进产生等离子体诱发充放电效应的装置，其特征在于：所述装置包括电子枪（1）、离子发动机（2）、中和器（3）、第一非接触式表面电位探头（4）、第一电位计（5）、放电脉冲测试探针（6）、示波器（7）、样品台（8）、材料样品（9）、抽真空系统（10）、绝缘垫（11）、绝缘支撑架（12）、第二非接触式表面电位探头（13）、第二电位计（14）、真空室（15）；

在真空室（15）内部，电子枪（1）安装在真空室（15）顶部；离子发动机（2）和中和器（3）组成电推进系统，通过绝缘支撑架（12）安装在真空室（15）顶部；

在真空室（15）底部设置样品台（8），所述样品台（8）中心与电子枪（1）发射端正对；材料样品（9）位于样品台（8）的绝缘垫（11）上；

材料样品（9）下表面镀有金属膜，通过导线将材料样品（9）下表面的金属膜与中和器（3）连接后，依次与真空室（15）外的第二非接触式表面电位探头（13）和第二电位计（14）连接后接地；

第一非接触式表面电位探头（4）位于材料样品（9）上方，真空室（15）外的第一电位计（5）一端穿过真空室（15）与第一非接触式表面电位探头（4）连接，另一端接地；

材料样品（9）上表面设有导线，所述导线一端固定在材料样品（9）上表面，另一端穿过真空室（15）后接地，在导线上设有放电脉冲测试探针（6），示波器（7）与放电脉冲测试探针（6）连接，所述放电脉冲测试探针（6）和示波器（7）位于真空室（15）外部；

在真空室（15）外部，抽真空系统（10）与真空室（15）连接。

2.一种电推进产生等离子体诱发充放电效应试验方法，其特征在于：所述方法使用如权利要求1所述的装置，具体步骤如下：

步骤一、使用抽真空系统（10）对真空室（15）抽真空，使真空度≤10^-4Pa，并开启电子枪（1），产生电子辐照材料样品（9）；

步骤二、开启第一电位计（5），通过第一电位计（5）和第一非接触式表面电位探头（4），对材料样品（9）的表面电位进行测试；

同时开启示波器（7），通过放电脉冲测试探针（6）和示波器（7），获得材料样品（9）的放电脉冲次数以及波形；

步骤三、开启电推进器，使其产生的等离子体与电子枪（1）产生的电子同时辐照材料样品（9）；

步骤四、通过第一电位计（5）和第一非接触式表面电位探头（4），以及放电脉冲测试探针（6）和示波器（7），再次测试材料样品（9）的表面电位和放电脉冲；

步骤五、关闭中和器（3），模拟中和器（3）故障时电推进器产生的等离子体充放电效应，并通过第二非接触式表面电位探头（13）和第二电位计（14）测得电推进器的结构电位。

3.根据权利要求2所述的一种电推进产生等离子体诱发充放电效应试验方法，其特征在于：步骤一中，所述电子枪（1）发射的电子能量为5～50keV，束流密度为1～10nA/cm²。

4.根据权利要求2所述的一种电推进产生等离子体诱发充放电效应试验方法，其特征在于：步骤二中，所述示波器（7）的测试带宽为500MHz；第一、第二电位计（5、14）的测试范围为-20～20KV。

5.根据权利要求2所述的一种电推进产生等离子体诱发充放电效应试验方法，其特征在于：步骤三中，所述等离子体的密度为10¹⁵～10¹⁷m^-3，中和器（3）产生的电子温度为10～50eV。