Использование системы измерения эмиттанса для диагностики ионного двигателя

Аэрокосмическое двигателестроение


Авторы

Мюллер А. 1, Смирнова М. Е. 2*, Фейли Д. 3, Хартов С. А. 2**, Хольсте К. 1, Шиперс С. -. 1

1. Институт атомной и молекулярной физики, Университет Юстаса-Либига, Ляйхгештернер Вег, 217, Гиссен, 35392, Германия
2. Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Волоколамское шоссе, 4, Москва, A-80, ГСП-3, 125993, Россия
3. Университет Саутгемптона, Юниверсити Роад, Саутгемптон, SO17 1BJ, Великобритания

*e-mail: k208@mai.ru
**e-mail: skhartov@ya.ru

Аннотация

Изучение траекторий ионов может предоставить множество информации о рабочем процессе в ионном двигателе (ИД). Предложенный метод предполагает, что сравнение результатов моделирования ионных траекторий с результатами эксперимента по измерению эмиттанса позволяют восстановить локальные параметры плазмы в разрядной камере. Измерения эмиттанса на разных расстояниях от среза двигателя в купе с измеренной энергией ионов определяют направление вектора тяги и его вариации, а также форму пучка, и, в перспективе, могут позволить оценить распределение объемного заряда в нем. Кроме того, использование предложенного метода для «оптимизации» элементарного отверстия ионно-оптической системы по параметрам извлеченного тока, расходимости траекторий ионов и, соответственно, ресурса электродов позволит повысит характеристики двигателя.

Ключевые слова:

эмиттанс, ионный двигатель, ионно-оптическая система, ионный пучок

Библиографический список

  1. Buon J. Beam phase space and emittance. // CAS-CERN Accelerator School: 5th General Accelerator Physics Course, 1992. — pp. 89-116.
  2. Allison P., Sherman J.D., Smith H.V.Jr. Comparison of measured emittance of an H- ion beam with a simple theory. — Los Alamos National Lab, Los Alamos. — Technical Report. — 1981. — pp. 1-12.
  3. Hobein M., Liu Y., Solders A., Suhonen M., Kamalou O., Schuch R. A compact time-resolving pepperpot emittance meter for low-energy highly charged ions. // Physica Scripta, T144 (2011) 014062, 2011. — 4p, http://iopscience.iop.org/1402-4896/2011/T144/014062/refs.
  4. Форрестер А.Т. Интенсивные ионные пучки: Пер. с англ. — М.: Мир. −1991. с. 117-120.
  5. Lapostolle P.M. Possible Emittance Increase through Filamentation Due to Space Charge in Continuous Beams. // Nuclear Science, IEEE Transaction on, 18, 3, 0018-9499, 1971. — 4p. http://ieeexplore.ieee.org/xpl/login.jsp?tp=&arnumber=4326292&url=http%3A%2F%2Fieeexplore.ieee.org%2Fxpls%2Fabs_all.jsp%3Farnumber%3D4326292,
  6. Zhang M. Emittance Formula for Slits and Pepper-pot Measurements. — Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia. — Fermilab-TM-1988. — 1996. — 10p.
  7. Stockli Martin P., Welton R.F., Keller R., Letchford A.P., Thomae, R.W., Thomason J.W.G. Accurate estimation of the RMS emittance from single current amplifier data. // Lawrence Berkeley National Laboratory, 31/05/2002. — 25p., http://escholarship.org/uc/item/7pn7h888
  8. Spaedtke P. Computer simulation of extraction / in the book: «The physics and technology of ion sources», edited by I.G.Brown.- Berlin: Wiley-VCH, 2004, pp.41-60, ISBN: 978-3-527-40410-0

Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2021

Вход