بررسی محل کاتد خنثی‌ساز در رانشگر اثر هال نوع spt

موقعیت کاتد نسبت به نقشه میدان مغناطیسی داخل کانال تخلیه بر عملکرد و طول عمر رانشگر اثر هال تاثیر می‌گذارد. کاتد خنثی‌ساز در رانشگر اثر هال دو وظیفه مهم برعهده دارد. حدود 18% از الکترون‌های کاتد وارد کانال تخلیه رانشگر اثر هال شده و الکترون‌های لازم برای یونیزاسیون را تامین می‌کنند. بقیه الکترون‌ها، یون‌های خروجی از رانشگر را خنثی کرده و فضاپیما از نظر بار الکتریکی خنثی باقی می‌ماند. در این مقاله با استفاده از نرم افزار femm نقشه میدان مغناطیسی و خطوط جداکننده میدان در داخل رانشگر شبیه‌سازی شده سپس با توجه به موقعیت خطوط جداکننده میدان مغناطیسی، کاتد خنثی‌ساز در سه موقعیت متفاوت قرار گرفته و با استفاده از کد xoopic و روش pic-mcc عملکرد رانشگر اثر هال شبیه‌سازی شده است. با جابجایی موقعیت کاتد نسبت به خطوط میدان مغناطیسی و خط جدایی میدان، تغییرات قابل توجهی در پارامترهای ولتاژ کاتد، نیروی رانش و ضربه ویژه رانشگر مشاهده گردید که باعث بهبود عملکرد رانشگر می‌شود. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می‌دهد که پارامترهای عملکردی رانشگر با توجه به افزایش طول عمر کاتد زمانی بهینه می‌شود که کاتد بین خطوط جداکننده اول و دوم قرار گیرد.

investigating the neutralizer cathode location in the spt type hall effect thruster

the position of the cathode concerning the magnetic field map inside the discharge channel affects the performance and lifetime of the hall effect thruster. the neutralizer cathode has two important functions in the hall effect thruster. almost %18 cathode electrons enter the discharge channel of the hall thruster and provide the necessary electrons for ionization. the rest of the electrons neutralize the ions coming out from the thruster and the spacecraft remains neutral regarding electric charge. in this article, the map of the magnetic field and separatrix lines inside the thruster are simulated with femm software. according to the position of the magnetic field separatrix lines, the neutralizer cathode is placed in three different positions, and the hall effect thruster performance is simulated using the xoopic code and the pic-mcc method. shifting the position of the cathode relative to the magnetic field lines and the field separatrix line, significant changes were observed in the parameters of the cathode voltage, the thrust force, and the thruster’s specific impact, which improves the thruster’s performance. the results of this research show that the performance parameters of the thruster are optimized due to increasing the lifetime of the cathode when the cathode is placed between the first and second separatrix lines.