杨福全，胡 竟，郭德洲，谷增杰，王成飞，耿 海

（兰州空间技术物理研究所 真空技术与物理重点实验室，兰州 730000）

0 引言

LIPS-100离子推力器是针对200～300 km地球超低轨道[1-3]空间任务研制的一款产品，用于补偿卫星受到的大气阻尼[4]，设计参数为推力1～20 mN，推力分辨率12µN，比冲500～3 500 s。欧空局GOCE卫星T5离子推力器[5-6]和日本SLATS计划“燕”卫星的12 cm离子推力器[7]是此类离子推力器在超低轨卫星成功应用的典型代表。对执行此类任务的离子推力器，推力宽范围连续精细可调和高总冲是最基本要求，而要实现这些要求，推力器必须具备工作稳定性好和长寿命等特性。LIPS-100离子推力器选择了调节关系简单、灵活性高的电磁铁发散场放电室。发散场放电室由挡板分成耦合等离子区和主放电区[8-9]。阴极出口平面、阴极极靴和挡板所包络的等离子体区域称为耦合等离子体区，挡板、阳极和屏栅包络的区域称为主放电区。阴极极靴与挡板之间的环形通道称为挡板通道。研究表明[10]，主放电区和耦合等离子体区之间存在一个电位陡然变化的“薄层”，即双鞘层，位于挡板通道附近，因此挡板通道面积显著影响进入主放电区的原初电子的能量和速度分布[11]，进而影响离子推力器的放电性能。美国、英国、日本等对发散场离子推力器挡板通道区域的等离子体特性、挡板通道面积进行过理论研究和试验优化[12]，国内兰州空间技术物理研究所对挡板通道面积进行了理论推导[13]。

提高离子推力器放电稳定性和降低阳极电压是实现推力宽范围连续精细可调和长寿命的重要措施。……