超高速碰撞2024－T4铝靶产生的膨胀等离子体云的电磁特性＊

唐恩凌，相升海，张 薇，李乐新，于 辉，赵新颖

（沈阳理工大学装备工程学院，辽宁 沈阳 110159）

流星体或空间碎片与在轨航天器的碰撞能明显地引起材料升温，导致局部温度高达10kK，甚至更高。碰撞过程的早期阶段，在这样极端的条件下喷出物的部分物质会发生电离，产生等离子体［1－6］。由于超高速碰撞产生的瞬态等离子体具有时间分布率高、波动性大、粒子分布不均匀和寿命短等特点，对该等离子体的诊断不能采用常用的由直流电源提供偏压的稳态等离子体诊断方法。已有的研究［2－15］表明，由正弦电压驱动的扫描朗缪尔探针诊断系统、提供直流偏压的朗缪尔三探针诊断系统可用于诊断瞬态等离子体的特征参量（电子密度、电子温度等），感应线圈系统可用于测量磁感应强度。本文中拟利用自行构建的实验系统，扫描朗缪尔探针、朗缪尔三探针诊断系统及感应线圈测量系统，测量2种不同实验参数条件下超高速碰撞产生的等离子体的电子温度、电子密度和磁感应强度。

1 实验设计

1.1 实验及诊断系统

实验系统由弹丸加载系统、等离子体诊断系统及相关附属系统组成。图1为实验和朗缪尔探针诊断系统示意图。

扫描朗缪尔探针所需的扫描电压由函数信号发生器提供，实验中扫描频率为0.5MHz，采样长度为20ms；示波器记录扫描电压（即CH4）以及实际加在探针1上的电压（CH5），CH4的电压与CH5的电压之差除以电阻R即为流过探针1的电流。以弹丸飞过磁测速线圈的瞬间所激发的电动势脉冲作为数字示波器的外触发信号，示波器一经触发便记录CH4、CH5两路电压此后20ms内的变化情况。……