The effects of breathing mode oscillations on ion energy distribution function in Hall thrusters: Time-resolved RPA measurements
Effets des oscillations de breathing mode (du mode de respiration) sur la fonction de distribution de l'énergie des ions dans les propulseurs de Hall : Mesures RPA résolues temporellement
Résumé
This paper presents a technique for reconstructing the temporal evolution of ion distribution functions (IDF) in a Hall thruster using ion currents measured with a retarding potential analyzer. The method involves averaging discharge oscillations with temporal realignment based on the maxima of the discharge current. This technique was applied to ion currents from the experimental ID-Hall 2 thruster, successfully reconstructing the time-dependent ion distribution function in quasi-periodic plasma oscillation regimes. The results indicate that deformations in the integrated ion distribution function can be attributed to the IDF’s temporal evolution over a characteristic time equal to the breathing mode oscillation period. This finding suggests the possibility of uncoordinated displacement of ionization and acceleration zones within the discharge. In certain oscillation regimes, the oscillations in ion transit time also appear to have a minor effect on ion acceleration.
Cet article présente une technique de reconstruction de l'évolution temporelle des fonctions de distribution des ions (FDI) dans un propulseur de Hall à l'aide des courants d'ions mesurés avec l'aide d'un analyseur à retard de potentiel (RPA). La méthode consiste à calculer l'oscillation moyenne de la décharge afin d'effectuer un réalignement temporel basé sur les maxima du courant de décharge. Cette technique a été appliquée aux courants d'ions extraits du propulseur expérimental ID-Hall 2 et a permis de reconstruire avec succès la fonction de distribution des ions en fonction du temps dans des régimes d'oscillation du plasma quasi-périodiques. Les résultats indiquent que les déformations de la fonction intégrée de distribution des ions peuvent être attribuées à l'évolution temporelle de la FDI sur un temps caractéristique égal à la période d'oscillation du mode de respiration (breathing mode). Cette observation suggère la possibilité d'un déplacement non coordonné des zones d'ionisation et d'accélération au sein de la décharge. Dans certains régimes d'oscillation, les oscillations du temps de transit des ions semblent également avoir un effet mineur sur l'accélération des ions.
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