短间隙真空弧放电电极活跃现象的实验研究

许人友，万翔，杨林，陈磊

（中国工程物理研究院电子工程研究所，四川 绵阳 621900）

1 前言

真空弧放电主要通过阴极斑烧蚀阴极材料形成等离子体，在卫星的推进领域具有很高应用价值。阴极斑附近形成的等离子体射流中包含大量的电子和高速离子，在扩散过程中可以直接形成推力。通过等离子体羽流的扩散和栅极加速离子，脉冲真空弧离子推进器一般具有较高的反冲比，除此之外，脉冲真空弧离子推进器具有装置简单、尺寸小和质量轻的优点，因此适用于微纳卫星的变轨和调姿。

近年来，短间隙真空弧(short vacuum arc: SVA)引起研究者很大的兴趣。在传统的长间隙真空弧(traditional large gap vacuum arc: TLVA)放电过程中，等离子体主要由阴极表面的阴极斑产生，在低于1000A的放电电流下，阳极一般呈现惰性。当放电电流达到几千安培时，阳极开始参与放电并产生阳极斑等现象。而SVA放电过程中，放电电流在几十到几百安培情况下，阴极斑与阳极斑共同出现，共同产生等离子体。目前，商用微纳卫星真空弧推进装置的放电电流远低于1000A，其放电形式为阴极弧放电，即依靠TLVA中的阴极斑产生等离子体。短间隙真空弧放电可以在低于1000A的电流下，通过阴极斑和阳极斑产生更稠密的等离子体，进而在相同的电流下形成更强的推力。因此，短间隙真空弧在电推进领域拥有很大的应用价值。

短间隙真空弧中活跃的阳极过程对其在电推进领域的应用十分重要，阳极过程的活跃程度与短间隙真空弧产生的推力有紧密的联系。……