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申请/专利权人：哈尔滨工业大学

摘要：霍尔推力器通道壁面侵蚀产物的光学监测方法，涉及等离子体光谱测试技术领域。解决了如何在传统发射光谱法的基础上发展新的监测方法，实现光谱仪的长时间有效工作的问题。方法包括：根据发射光谱法采集工质原子谱线信号；采集图像形式的痕量侵蚀产物信号；利用碰撞辐射模式和先进介标测定法处理侵蚀产物光谱信号，获得不同位置的侵蚀产物密度信息，计算不同位置的侵蚀产物密度；根据不同位置的侵蚀产物密度，计算不同位置处的侵蚀速率；根据不同位置处的侵蚀速率对霍尔推力器寿命进行评估，获得监测结果。应用于光学监测领域。

主权项：1.一种霍尔推力器通道壁面侵蚀产物的光学监测方法，其特征在于，所述方法是基于一种霍尔推力器通道壁面侵蚀产物的光学监测装置实现的，所述方法包括：S1：根据发射光谱法采集工质原子谱线信号；S2：采集图像形式的痕量侵蚀产物信号；S3：利用碰撞辐射模式和先进介标测定法处理侵蚀产物光谱信号，获得不同位置的侵蚀产物密度；S4：根据不同位置的侵蚀产物密度，计算不同位置处的侵蚀速率；S5：根据不同位置处的侵蚀速率对霍尔推力器寿命进行评估，获得监测结果；所述步骤S3包括： 其中，I1，I2为工质原子的亚稳态激发谱线，I3为工质原子的基态直接激发谱线；ne为电子密度；ng为基态原子密度；nm为亚稳态原子密度；Q为激发速率系数，代表亚稳态激发到能级1过程的激发速率系数，为亚稳态激发到能级2过程的激发速率系数；为基态激发到能级1过程的激发速率系数，为基态激发到能级2过程的激发速率系数，为基态激发到能级3过程的激发速率系数，为分支比，为对应谱线I1对应上能级向下跃迁到该能级的过程占全部向下跃迁过程的比例，为对应谱线I2对应上能级向下跃迁到该能级的过程占全部向下跃迁过程的比例，为对应谱线I3对应上能级向下跃迁到该能级的过程占全部向下跃迁过程的比例；利用三个光强计算公式，构建两个谱线比关系式R1和R2： R 1=I1I2=nmng×Qm→1+Qg→1nm×ng×Qm→2+Qg→1 R 2=I2I3=nmng×Qm→2Qg→3+Qg→2Qg→3其中，激发速率系数Q为电子温度Te的函数；根据两个谱线比关系方程进行求解，获得电子温度Te和侵蚀产物密度；先进介标测定法为：以硼原子B作为侵蚀产物，氙原子Xe作为工质原子的侵蚀产物和工质原子的光强表达式： 其中，IB为光谱仪监测到的侵蚀产物的谱线强度，IXe为光谱仪监测到的Xe原子谱线强度，具体为828.0nm谱线强度，或其他基态直接激发的谱线强度；为电子密度，nB为硼原子密度，nXe为基态氙原子密度，QB为硼原子249.8nm谱线对应激发过程的速率系数，QXe为氙原子828.0nm谱线对应激发过程的速率系数，为硼原子分支比，为Xe原子分支比，上述两个光强表达式构建一个新的谱线比关系R： R=IBIXe=nBnXe×QBTeQXeTe其中，IB和IXe为光谱仪直接测量参数，故R已知；Te为上述计算结果，故Q已知；nXe通过仿真手段准确得出；所述一种霍尔推力器通道壁面侵蚀产物的光学监测装置包括：真空实验平台（1）、霍尔推力器支架（2）、霍尔推力器（6）、光纤、总光纤（4）和ICCD光谱仪（5）；所述霍尔推力器（6）设置在真空实验平台（1）内部，所述光纤沿霍尔推力器通道出口处陶瓷壁面周向等间距排列，光纤端面距离通道壁面1cm，总光纤（4）与ICCD光谱仪（5）相连接；所述霍尔推力器支架（2）安装在霍尔推力器（6）外部，用于固定霍尔推力器（6）；所述光纤为1分5光纤，包括：一光纤（41），二光纤（42），三光纤（43），四光纤（44），五光纤（45），所述1分5光纤通过法兰与总光纤（4）相连接。

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