论文摘要：赝火花脉冲电子束烧蚀推进性能的研究

在航天领域，卫星的微型化已经成为一种发展趋势。卫星的微型化和卫星编队技术对推进系统提出了更为苛刻的要求，必须研发适合于微卫星使用的高效、轻型、低功耗、小推力、微冲量、长寿命的微推进系统。目前的推进技术不能很好地解决既要小型化、简单化、低污染，又要产生高效能、可调节推力的矛盾。在这样的技术背景下，我们提出了赝火花强流脉冲电子束烧蚀微推进技术。为了更好地研究赝火花强流脉冲电子束烧蚀材料产生反冲推进的原理，本文分别通过理论计算、软件模拟和实验的方法，探究了赝火花强流脉冲电子束烧蚀金属材料的烧蚀程度与金属自身性质、烧蚀过程持续时间及靶材厚度之间的关系，之后采用平均质量法和自制的微小质量变化量测量装置，测量了赝火花强流脉冲电子束烧蚀金属铅的烧蚀质量。实验结果表明：随着金属材料原子量的增大，样品的烧蚀程度逐渐增强；熔化所需能量越大，越不易熔化；熔化后的形貌分为三种类型：熔融状形貌、散点状形貌和熔坑状形貌：热导率低且熔化潜热低时呈现熔融状形貌，热导率高且熔化潜热低时呈现散点状形貌，且热导率越高，散点的密集度越大，而当熔化潜热高时则呈现出熔坑状形貌；当入射电子束的能量没能使金属材料发生熔化时，该金属材料的熔点越高，越容易在烧蚀区域发生颜色渐变的现象；对于薄片状靶材（厚度小于1mm），当靶材厚度与电子束作用深度相当（相差两个数量级内）时，随着厚度的增加，烧蚀区域由浅表层向纵深发展；随着烧蚀时间的延长，烧蚀区域逐渐增大，且其随烧蚀时间的变化率先增大后减小；采用平均质量法，在初始放电电压20kV，稳定放电气压12Pa，轰击约1200个脉冲的实验条件下，烧蚀金属铅，其烧蚀后质量平均增加了40μg，分析认为铅在烧蚀过程中发生了化合反应，生成了碱式碳酸铅和铅的氧化物，使得烧蚀后样品的质量不降反升；自制的称量微小质量变化量的实验装置，在理论上可以测量微克量级的质量变化，在实验中只能达到毫克量级。

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