二次電子溫度計算是研究Kaufman放電室的核心內容之一。針對Kaufman放電室建立穩態平板非均勻放電模型對二次電子溫度進行求解。穩態平板非均勻放電模型從擴散方程出發，重點考慮離子漂移造成的擴散運動和雙極性電場對放電室徑向密度梯度造成的影響，進一步結合粒子數守恒方程，給出用于求解二次電子溫度的方程的解析表達式。代入典型的Kaufman放電室結構參數進行計算的結果表明，用穩態平板非均勻放電模型計算出來的二次電子溫度符合實驗測量的范圍，同時說明在中低壓放電條件下，擴散運動和雙極性電場是影響放電性能的關鍵參數。

　　引言

　　離子推力器作為當今宇航推進領域極具競爭力的一種動力裝置，其主要特點是小推力、高比沖、推力可精確調節，已經在中高軌道衛星位置保持和軌道轉移、深空探測等宇航任務中得到應用。發展小衛星進行阻尼補償、軌道升降、位置保持、姿態控制、編隊飛行等任務所需要的微小電推進技術，意義十分重大。離子推力器主要由放電室、空心陰極、離子光學系統以及中和器四個部分組成，其中放電室作為離子推力器的核心組件，其性能的優劣直接影響著離子推力器的性能，研究離子推力器放電室放電機理，對于改善放電室性能，進一步提升離子推力器的性能有重要意義。

　　目前的離子推力器主要采用Kaufman離子源放電室。Kaufman離子源通過空心陰極發射原初電子轟擊注入放電室內的中性氣體工質，通過電離產生等離子體，原初電子和電離過程產生的二次電子一起近似服從Maxwell分布，等離子體中的離子通過離子光學系統的聚焦作用，被加速引出進而產生推力。在Kaufman放電室中，作為等離子體組分的電子和離子的輸運機制，是影響放電室性能的重要因素。為了有效約束放電室內電子的平均自由程，進一步提升電離率，通常采用磁場進行約束。因此研究磁場作用下的電子、離子輸運過程顯得極為關鍵。

　　目前對Kaufman放電室內的等離子體放電機制的研究主要手段有兩種：數值模擬和理論分析。其中，理論分析對于解釋放電室內放電機理和損耗機制更為有效。國內外開展Kaufman放電室理論模型的研究已經有40余年，期間比較具有代表性的模型有Brophy等在1984年提出的離子推力器放電室簡化靜態模型;Goebel等在此基礎上豐富了模型的內容，Goebel[6]的模型分析了磁場對離子、原初電子的約束效果，引入了陽極鞘層的物理性質，Goebel的模型構建了一組完備的描述Kaufman放電室性能的方程組，適合于計算機求解。

　　在研究放電室放電性能時，近似服從Maxwell分布的二次電子溫度是一個非常核心的參數，作為關鍵的等離子體參數，承前啟后地連接著Kaufman放電室輸入參數和輸出參數。因此，為了更好的理解Kaufman 放電室放電機制，為更進一步研究Kaufman放電室放電性能提供理論基礎，尋找一種理論上求解電子溫度的方法是非常有意義的。文章從等離子體基本物理原理出發，根據Kaufman放電室的幾何結構和放電條件，建立合適的放電模型，通過研究Kaufman放電室徑向帶電粒子密度梯度分布，同時結合粒子數守恒方程求解二次電子溫度的平均值。由于放電損耗是二次電子溫度的函數，研究成果可以為深入研究Kaufman放電室的放電損耗提供理論依據。

　　3、結論

　　在Kaufman放電室放電條件下，離子輸運過程主要由擴散過程和雙極性電場決定。通過建立穩態平板非均勻放電模型，從擴散方程出發，描述帶電粒子在磁場中的擴散運動過程，并進一步利用粒子數守恒方程可以求出放電室中的二次電子溫度。將Kaufman放電室假設為穩態平板非均勻放電模型，重點考察離子擴散運動和雙極性電場導致的徑向等離子體密度梯度，進一步求解二次電子溫度。計算結果表明，穩態平板非均勻等離子體模型計算結果在通常試驗測得的二次電子溫度1～10 eV范圍內。同時也在理論上說明了在中低氣壓放電條件下，離子漂移速度遠高于熱速度，擴散運動和雙極性電場對放電室等離子體性質有著重要的影響。