CN104483132B - 一种用于离子推力器测量的阻滞能量分析仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于离子推力器测量的阻滞能量分析仪，属于电推进等离子体测量领域，具体包括：外壳、陶瓷绝缘套筒、不同厚度的陶瓷垫片、高透过率栅网、铜垫片、收集器、聚四氟乙烯垫片，压紧垫片和外壳座；陶瓷绝缘套筒卡在外壳内部，同时具有相同外径的：不同厚度的陶瓷垫片、高透过率栅网、铜垫片、收集器、聚四氟乙烯垫片和压紧垫片卡在陶瓷绝缘套筒内部，且采用间隙配合方式安装；通过外壳座和螺钉压紧固定整个仪器。在高透过率栅网之间采用多个不同厚度的陶瓷垫片，保证了准确设计间距和绝缘性。高透过率栅网的设计采用了均布的六边形微孔，透过率高达73.6％，在保证离子穿过的情况下，拥有更好的电场均匀性和力学性能。
Description
技术领域
本发明属于电推进等离子体测量领域，具体是一种用于离子推力器测量的阻滞能量分析仪。
背景技术
电推进是一类利用电能直接加热推进剂或利用电磁作用电离加速推进剂以获得推进动力的先进推进方式，具有较高的比冲、推力和效率，在大型航天器的轨道控制、深空探测和星际航行等空间任务中有广阔的应用前景。
离子推力器为静电式电推力器的一种，目前已被广泛应用于卫星以及深空探测器的主推进系统。
对离子推力器的羽流等离子体进行相关参数的测量对于提高优化发动机设计、提高发动机性能具有重要意义。阻滞能量分析仪(Retarding Potential Analyzer)，简称RPA，是测量等离子体能量分布的基本测试手段之一，属于接触式测量方法，拥有测量精度高，筛选离子能力强等优势，目前还没有专门针对离子推力器羽流的羽流区设计的高能RPA。
发明内容
本发明针对离子推力器羽流区的高能离子能量范围大，能量高，能量分布百分比等参数无法测量的问题，提出了一种用于离子推力器测量的阻滞能量分析仪，测量离子推力器羽流的离子能量分布。
本发明所述的用于离子推力器羽流测量的阻滞能量分析仪，整体为凸型结构，包括：外壳、陶瓷绝缘套筒、四组栅网组、收集器、聚四氟乙烯垫片，压紧垫片和外壳座；
外壳固定在外壳座上，外壳采用圆柱型套筒，套筒顶部端面开有通孔，作为等离子体的入口；外壳底部开有2个通孔，用于固连外壳座；外壳座底部开有3个穿导线的穿线孔和2个连接其他部件的螺母通孔。
陶瓷绝缘套筒卡在外壳内部并且两者同轴，陶瓷绝缘套筒采用内部中空的圆柱形，外壳内径孔与陶瓷绝缘套筒外径相同且间隙配合，陶瓷绝缘套筒顶部端面开有通孔；陶瓷绝缘套筒和外壳顶部端面的通孔同轴。
卡在陶瓷绝缘套筒内部的是具有相同外径的：四组栅网组、收集器、聚四氟乙烯垫片和压紧垫片，与陶瓷绝缘套筒都采用间隙配合方式安装。
四组栅网组卡在陶瓷绝缘套筒内部；其中第一组栅网组包括两个陶瓷垫片与一个高透过率栅网；第二组栅网组包括铜垫片，陶瓷垫片和高透过率栅网各一个，第三组栅网组包括铜垫片和高透过率栅网各一个，第四组包括两个陶瓷垫片和一个高透过率栅网；第一组栅网组到第四组栅网组由顶部至底部依次设置，具体为：
第一组栅网组内由顶部至底部顺序为陶瓷垫片，高透过率栅网，陶瓷垫片，第二组栅网组内由顶部至底部顺序为铜垫片，高透过率栅网，陶瓷垫片；第三组栅网组内由顶部至底部顺序为高透过率栅网，铜垫片，第四组栅网组内由顶部至底部顺序为陶瓷垫片，高透过率栅网，陶瓷垫片；
收集器同样卡在陶瓷绝缘套筒内部，位于第四组栅网组底部，采用圆形片，距离圆心外围开有2个对称通孔，用于穿过RPA内部的导线，铜垫片后压在收集器底部，后面紧压聚四氟乙烯垫片和压紧垫片；
所述的四组栅网组中，陶瓷垫片与铜垫片均为具有中心孔的圆环结构，且采用不同厚度；陶瓷垫片用于定位高透过率栅网之间的距离，同时起到绝缘作用；
第二组栅网组中的铜垫片、高透过率栅网、陶瓷垫片，第一组栅网中的陶瓷垫片，第三组栅网中的高透过率栅网、铜垫片，第四组栅网组中的陶瓷垫片、高透过率栅网、陶瓷垫片，以及收集器与后压在收集器底部的铜垫片、聚四氟乙烯垫片和压紧垫片上，均开有同轴的穿线孔A，形成穿线通道A；
第三组栅网组中的铜垫片，第四组栅网组中的陶瓷垫片、高透过率栅网、陶瓷垫片，以及收集器与后压在收集器底部的铜垫片、聚四氟乙烯垫片和压紧垫片上，均开有同轴的穿线孔B，形成穿线通道B；所述穿线通道A与穿线通道B位置对称；
所述高透过率栅网为不锈钢材料的圆片，宽0.05mm，厚度为0.1mm，高透过率栅网上开有2个关于圆心对称的通孔；圆片中心直径10mm范围内刻蚀出均匀分布的六边形微孔形成栅网，用于筛选不同能量的离子。六边形微孔边长为0.175mm，任意两个六边形微孔之间的间距为0.05mm。
网孔设计具体计算如下：
ts为鞘层厚度，λd为德拜长度，V为偏置电压，k为波尔茨曼常数，Te为电子温度，ne为电子数密度。
所述的聚四氟乙烯垫片和压紧垫片，均采用圆形垫片，距离圆心外围两侧开有2个对称的通孔，用于穿过RPA内部的导线，同时与外壳绝缘，将铜垫片和收集器压合在一起，将外壳紧压在外壳座上固定。
所述的RPA中导线通道分为3条，第一条导线穿过穿线通道A与第二组栅网组中的铜垫片焊接，另一端依次穿过第二组栅网组中的高透过率栅网，陶瓷垫片，第三组栅网中的高透过率栅网，铜垫片，第四组栅网中陶瓷垫片，高透过率栅网，陶瓷垫片；收集器，铜垫片，聚四氟乙烯垫片和压紧垫片，穿过外壳座上的通孔，通过接线柱连接-30V的偏置电压；
第二条导线一端穿过穿线通道B与第三组栅网中的铜垫片，焊接，另一端依次穿过第四组栅网组中的陶瓷垫片，高透过率栅网，陶瓷垫片；收集器，铜垫片，聚四氟乙烯垫片和压紧垫片上的通孔，穿过外壳座上的通孔，通过接线柱连接0-1100V偏置电压；
第三条导线焊接在收集器后压的铜垫片上，依次穿过聚四氟乙烯垫片和压紧垫片，穿过外壳座上的通孔，通过接线柱连接皮安表，用于测量收集器上的电流。
具体过程如下：
离子推力器羽流经过外壳和陶瓷绝缘套筒的入口，进入陶瓷绝缘套筒，经过第一组高透过率栅网采用的悬浮电位，不加电压，绝大多数电子和离子透过，减少等离子体的扰动；第二组高透过率栅网加-30V偏置电压，排斥羽流中的电子，只剩离子；第三组高透过率栅网加0-1100V偏置电压，有选择的排斥一些离子，筛选不同能量的离子；第四组高透过率栅网采用悬浮电压，防止收集器上二次电子和光电子的发射；最后达到收集器上。
收集器上的电流为：
其中Ac为收集器面积，ni是离子密度，qi是电荷载荷，V是阻滞电压，ui是离子速度，f(ui)是离子速度分布函数。
其中mi为离子质量，对上式进行变换得
f(u)du＝f(V)dV (4)
其中f(V)是能量分布函数，所以离子电流与能量分布函数的关系由下式表示。
电流对电压的导数与离子能量分布的关系如式6中所示：
由此求得离子发动机羽流的离子能量分布关系。
高透过率栅网之间的距离采用不同厚度的陶瓷垫片进行优化，减少空间的充电效果。
本发明的优点为：
1、一种用于离子推力器测量的阻滞能量分析仪，通过陶瓷绝缘套筒与外壳之间的间隙配合，达到了定位陶瓷绝缘套筒和套筒内部圆形部件的作用，保证了套筒内部的高透过率栅网、铜垫片、收集器与外壳绝缘。
2、一种用于离子推力器测量的阻滞能量分析仪，高透过率栅网的设计采用了均布的六边形微孔，透过率高达73.6％，在保证离子穿过的情况下，拥有更好的电场均匀性和力学性能。
3、一种用于离子推力器测量的阻滞能量分析仪，在高透过率栅网之间采用多个不同厚度的陶瓷垫片，既保证了高透过率栅网之间的准确设计间距，又保证了高透过率栅网之间的绝缘性。
4、一种用于离子推力器测量的阻滞能量分析仪，采用了在不锈钢高透过率栅网后面加装铜垫片，并且铜垫片5装在高透过率栅网4的下一层，方便了RPA内部电路导线的焊接，保证了线路连接和仪器内部线路的可靠性。
5、一种用于离子推力器测量的阻滞能量分析仪，第二组栅网与第三组栅网的高透过率栅网之间采用厚度为1.5mm的陶瓷垫片，保证了距离只有1.5mm的两片栅网之间的绝缘性。
附图说明
图1为用于离子推力器羽流测量的RPA的主视图。
图2为用于离子推力器羽流测量的RPA的剖面视图。
图3为RPA采用的高透过率栅网局部图。
图4为RPA采用的高透过率栅网接入电路的原理图。
图中1-外壳、2-陶瓷绝缘套筒、3-陶瓷垫片、4-高透过率栅网、5-铜垫片、6-收集器、7-聚四氟乙烯垫片、8-外壳座、9-压紧垫片；
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述。
本发明提供的用于离子推力器羽流测量的RPA，涉及一种使用接触式测量方法对离子推力器羽流等离子体进行测量的阻滞能量分析仪。
一种用于离子推力器测量的阻滞能量分析仪，如图1和图2所示，RPA整体为凸型结构，长度为70.50mm；最外层由外壳1和外壳座8组成，外壳1固定在外壳座8上；还包括陶瓷绝缘套筒2、陶瓷垫片3、高透过率栅网4、铜垫片5、收集器6、聚四氟乙烯垫片7和压紧垫片9；
具体连接关系如下：
外壳1采用不锈钢材料加工成内部中空的圆柱型套筒，长为36.5mm；外径32mm，内径26mm，外壳1的套筒顶部端面开有直径12mm的通孔，作为等离子体的入口，外壳1的套筒底部有两个用于M3螺钉装配的圆柱形耳朵，用于固定连接外壳座8。外壳1的内径孔与陶瓷绝缘套筒2外径相同，采用H7/h6间隙配合，外壳1套在陶瓷绝缘套筒2外；
所述陶瓷绝缘套筒2采用可加工的陶瓷材料，加工成内部中空的圆柱型套筒，外径26mm，内径22.7mm，陶瓷绝缘套筒2顶部端面开有直径9.02mm的通孔，作为等离子体的入口；外壳1与陶瓷绝缘套筒2同轴，并使陶瓷绝缘套筒2的内部圆形部件与外壳1绝缘。
卡在陶瓷绝缘套筒2内部的圆形部件有：不同厚度的陶瓷垫片3、高透过率栅网4、铜垫片5、收集器6、聚四氟乙烯垫片7和不锈钢的压紧垫片9；所述的圆形部件与陶瓷绝缘套筒2的内径均采用H7/h6间隙配合。
在陶瓷绝缘套筒2内部的圆形部件从顶部到底部的位置依次分成4组栅网组，第一组从顶部到底部的顺序为厚度为1mm的陶瓷垫片3，高透过率栅网4，厚度为2.5mm的陶瓷垫片3，第二组从顶部到底部的顺序为铜垫片5，高透过率栅网4，厚度为1.5mm的陶瓷垫片3；第三组从顶部到底部的顺序为高透过率栅网4，铜垫片5，第四组从顶部到底部的顺序为厚度为17.5mm的陶瓷垫片3，高透过率栅网4，厚度为2.4mm的陶瓷垫片3；最后是收集器6，铜垫片5，聚四氟乙烯垫片7和压紧垫片9；第一组栅网与第二组栅网的高透过率栅网4之间间距为3.6mm，第一组栅网与第三组栅网的高透过率栅网4之间间距为5.2mm，第一组栅网与第四组栅网的高透过率栅网4之间间距为23.8mm。
如图3所示，所述高透过率栅网4为不锈钢材料的圆片，宽0.05mm，厚度为0.1mm，外径为22.7mm；距离圆心8.8mm处开有2个关于圆心对称的通孔，通孔直径为1.8mm；圆片中心直径10mm范围内刻蚀出均匀分布的六边形微孔形成栅网，六边形微孔边长为0.175mm，任意两个六边形微孔之间的间距为0.05mm。
网孔设计如下：
因为网孔之间的间距决定了高透过率栅网4的力学性能，如果间距太小则会导致高透过率栅网4在离子推力器高能束流的冲击下断裂失效；设计高透过率栅网4为宽0.05mm，厚度为0.1mm的不锈钢材料，特征强度能达到1.2N，远大于离子推力器所能提供的推力40mN，具体计算如下：
ts为鞘层厚度，λd为德拜长度，V为偏置电压，k为波尔茨曼常数，Te为电子温度，ne为电子数密度。
为保证高透过率栅网4能有效屏蔽电子通过离子，网孔直径必须小于鞘层厚度。本实施例网孔直径必须小于0.543mm；为防止电子温度的不稳定性对鞘层的影响，高透过率栅网4的直径不能太接近鞘层厚度，所以RPA高透过率栅网4的六边形直径选取0.35mm，不但满足要求，并且保证了透过率高达73.6％，筛选不同能量的离子，在保证离子穿过的情况下，拥有更好的电场均匀性和力学性能。
所述陶瓷垫片3采用不同厚度的圆环型，外径均为22.7mm，内径均为9.02mm，用于绝缘；陶瓷垫片3的不同厚度用于定位高透过率栅网4之间的距离。第一组栅网中的厚度为2.5mm的陶瓷垫片3和第二组栅网中的厚度为1.5mm的陶瓷垫片3，均在距离圆心8.8mm处上侧开有1个直径为1.8mm的通孔，第四组栅网中的厚度为17.5mm的陶瓷垫片3以及厚度为2.4mm的陶瓷垫片3，均在距离圆心8.8mm处外围两侧开有2个关于圆心对称的通孔，通孔直径为1.8mm；用于穿过RPA内部的导线。
所述第二组栅网组中的铜垫片5和第三组栅网组中的铜垫片5均采用厚度1mm的圆环形垫片，外径22.7mm内孔径9.02mm，第二组栅网组中的铜垫片5距离圆心8.8mm处开有1个直径为0.5mm的通孔，第三组栅网组中的铜垫片5距离圆心8.8mm处两侧开有2个关于圆心对称的通孔，通孔直径为1.8mm；用于穿过RPA内部的导线的导电铜丝。
所述收集器6后压的铜垫片5为厚度2mm的圆形垫片，外径22.7mm内孔径9.02mm，距离圆心8.8mm处两侧开有2个关于圆心对称的通孔，通孔直径为1.8mm；用于穿过RPA内部的导线。
所述收集器6选用不锈钢材质的圆形片，厚度为1mm，直径22.7mm，距离圆心8.8mm处两侧开有2个关于圆心对称的通孔，通孔直径为1.8mm；用于穿过RPA内部的导线，收集器6因为采用不锈钢材质无法进行焊接，后压铜垫片5与收集器6接触，将导线焊接在铜垫片5上，保证了线路连接的可靠性。
所述聚四氟乙烯垫片7为厚度2.2mm的圆形垫片，材料为聚四氟乙烯，外径22.7mm内孔径10mm，距离圆心8.8mm处两侧开有2个关于圆心对称的通孔，通孔直径为1.8mm；用于穿过RPA内部的导线，聚四氟乙烯垫片7与RPA外壳绝缘；更好的将铜垫片和收集器压合在一起。
最后位于外壳最底端的是压紧垫片9，采用厚度为2.1mm的圆形不锈钢垫片，外径为22.7mm内孔径为10mm，距离圆心8.8mm处两侧开有2个关于圆心对称的通孔，通孔直径为1.8mm；用于穿过导线，压紧垫片9用于将外壳1紧压在外壳座8上固定。
第二组栅网组中的铜垫片5、高透过率栅网4、陶瓷垫片3，第三组栅网中的高透过率栅网4、铜垫片5，第四组栅网组中的陶瓷垫片3、高透过率栅网4、陶瓷垫片3，收集器6与后压在收集器底部的铜垫片5，聚四氟乙烯垫片7和压紧垫片9上，开有同轴的穿线孔A，形成穿线通道A；
第三组栅网组中的铜垫片5，第四组栅网组中的陶瓷垫片3、高透过率栅网4、陶瓷垫片3，收集器6，铜垫片5，聚四氟乙烯垫片7和压紧垫片9，还开有同轴的穿线孔B，形成穿线通道B；所述穿线通道A与穿线通道B位置对称；
所述的RPA中将导线分为3条，第一条导线穿过穿线通道A，
具体为：导线一端穿过第二组栅网组中的铜垫片5的通孔并焊上，依次穿过第二组栅网组中的高透过率栅网4，陶瓷垫片3，第三组栅网中的高透过率栅网4，铜垫片5，第四组栅网中陶瓷垫片3，高透过率栅网4，陶瓷垫片3；收集器6，铜垫片5，聚四氟乙烯垫片7和压紧垫片9上的通孔，穿过外壳座8上的通孔，通过接线柱连接-30V的偏置电压；
第二条导线穿过穿线通道B，具体为导线一端穿过第三组栅网中的铜垫片5的通孔，并焊接在铜垫片5上，依次穿过第四组栅网组中的陶瓷垫片3，高透过率栅网4，陶瓷垫片3；收集器6，铜垫片5，聚四氟乙烯垫片7和压紧垫片9上的通孔，穿过外壳座8上的通孔，通过接线柱连接0-1100V偏置电压；
第三条导线焊接在收集器6后压的铜垫片5上，依次穿过聚四氟乙烯垫片7和压紧垫片9上的通孔，穿过外壳座8上的通孔，通过接线柱连接皮安表，用于测量收集器6上的电流。
不同厚度的陶瓷垫片3、高透过率栅网4、铜垫片5、收集器6、聚四氟乙烯垫片7和压紧垫片9具有相同的外径，均采用H7/h6的间隙配合嵌在陶瓷绝缘套筒2内部，与外壳1内径配合。
所述的外壳座8尾部内部中空，底部开有3个通孔的长方体，与外壳1用螺钉固定装配在一起，外壳座8与外壳1之间螺钉拧紧产生的力压紧了陶瓷绝缘套筒2内部的部件，对RPA整体起到轴向固定的作用，并且保证了陶瓷绝缘套筒2内部的各圆形部件之间间隙很小，不产生滑动，同时外壳座8上底部两端还开有2个螺母通孔，以便连接其他部件。
因为RPA仅允许离子能量比率(E/q)高于阻滞电压的才可能达到收集电极。高透过率栅网4之间的距离必须进行优化，以尽量减少空间的充电效果。如附图4所示，RPA各层高透过率栅网4的作用以及所施加的偏置电压的示意图。所述高透过率栅网4装入陶瓷绝缘套筒2内部，四片高透过率栅网4分成4组，分别卡在2个陶瓷垫片3；铜垫片5和陶瓷垫片3；陶瓷垫片3和铜垫片5；陶瓷垫片3和陶瓷垫片3之间；
具体过程如下：
离子推力器羽流经过外壳1和陶瓷绝缘套筒2的入口，进入陶瓷绝缘套筒2，经过第一组高透过率栅网4采用悬浮电位，不加电压，绝大多数电子和离子透过，减少等离子体的扰动；第二组高透过率栅网4加-30V偏置电压，排斥羽流中的电子，只剩离子；第三组高透过率栅网4加0-1100V偏置电压，有选择的排斥一些离子，筛选不同能量的离子；第四组高透过率栅网4采用悬浮电压，防止收集器上二次电子和光电子的发射；最后达到收集器6上。
收集器6上的电流为：
其中Ac为收集器面积，ni是离子密度，qi是电荷载荷，V是阻滞电压，ui是离子速度，f(ui)是离子速度分布函数。
其中mi为离子质量，对上式进行变换得
f(u)du＝f(V)dV (4)
其中f(V)是能量分布函数，所以离子电流与能量分布函数的关系由下式表示。
电流对电压的导数与离子能量分布的关系如式6中所示：
由此求得离子发动机羽流的离子能量分布关系。
Claims (6)
1.一种用于离子推力器测量的阻滞能量分析仪，其特征在于：整体为凸型结构，包括：外壳、陶瓷绝缘套筒、四组栅网组、收集器和外壳座；
外壳固定在外壳座上，外壳顶部端面开有通孔；外壳座底部开有3个穿导线的穿线孔；陶瓷绝缘套筒卡在外壳内部，顶部端面开有通孔；陶瓷绝缘套筒和外壳顶部端面的通孔同轴；
四组栅网组卡在陶瓷绝缘套筒内部；其中第一组栅网组包括两个陶瓷垫片与一个高透过率栅网；第二组栅网组包括铜垫片，陶瓷垫片和高透过率栅网各一个，第三组栅网组包括铜垫片和高透过率栅网各一个，第四组包括两个陶瓷垫片和一个高透过率栅网；第一组栅网组到第四组栅网组由顶部至底部依次设置，具体为：
第一组栅网组内由顶部至底部顺序为陶瓷垫片，高透过率栅网，陶瓷垫片，第二组栅网组内由顶部至底部顺序为铜垫片，高透过率栅网，陶瓷垫片；第三组栅网组内由顶部至底部顺序为高透过率栅网，铜垫片，第四组栅网组内由顶部至底部顺序为陶瓷垫片，高透过率栅网，陶瓷垫片；
所述的收集器同样卡在陶瓷绝缘套筒内部，位于第四组栅网组底部，铜垫片压在收集器底部；
所述的四组栅网组中，陶瓷垫片与铜垫片均为具有中心孔的圆环结构，且采用不同厚度；陶瓷垫片用于定位高透过率栅网之间的距离，同时起到绝缘作用；
第二组栅网组中的铜垫片、高透过率栅网、陶瓷垫片，第三组栅网中的高透过率栅网、铜垫片，第四组栅网组中的陶瓷垫片、高透过率栅网、陶瓷垫片，以及收集器与压在收集器底部的铜垫片上，开有同轴的穿线孔A，形成穿线通道A；
第三组栅网组中的铜垫片，第四组栅网组中的陶瓷垫片、高透过率栅网、陶瓷垫片，以及收集器与压在收集器底部的铜垫片上，还开有同轴的穿线孔B，形成穿线通道B；所述穿线通道A与穿线通道B位置对称；
所述高透过率栅网上沿圆心周围刻蚀出均匀分布的六边形微孔形成栅网，用于筛选不同能量的离子。
2.根据权利要求1所述的一种用于离子推力器测量的阻滞能量分析仪，其特征在于：所述的阻滞能量分析仪还包括聚四氟乙烯垫片和压紧垫片；聚四氟乙烯垫片位于收集器底部的铜垫片底部，压紧垫片位于聚四氟乙烯垫片底部，均开有2个对称通孔，分别连通穿线通道A和穿线通道B，用于穿过内部的导线。
3.根据权利要求1所述的一种用于离子推力器测量的阻滞能量分析仪，其特征在于：所述的四组栅网组与与陶瓷绝缘套筒内径采用间隙配合方式安装。
4.根据权利要求1所述的一种用于离子推力器测量的阻滞能量分析仪，其特征在于：所述的导线具体穿线过程为：
第一条导线一端穿过穿线通道A与第二组栅网组中的铜垫片相连，另一端依次穿过第二组栅网组中的高透过率栅网，陶瓷垫片，第三组栅网中的高透过率栅网，铜垫片，第四组栅网中陶瓷垫片，高透过率栅网，陶瓷垫片，收集器，收集器底部的铜垫片，外壳座上的通孔，通过接线柱连接-30V的偏置电压；
第二条导线一端穿过穿线通道B与第三组栅网中的铜垫片相连，另一端依次穿过第四组栅网组中的陶瓷垫片，高透过率栅网，陶瓷垫片，收集器，收集器底部的铜垫片上的通孔，外壳座上的通孔，通过接线柱连接0-1100V偏置电压；
第三条导线一端焊接在收集器底部的铜垫片上，穿过外壳座上的通孔，通过接线柱连接皮安表，用于测量收集器上的电流。
5.根据权利要求1所述的一种用于离子推力器测量的阻滞能量分析仪，其特征在于：所述的高透过率栅网上的六边形微孔设计如下：
ts为鞘层厚度，λd为德拜长度，V为偏置电压，k为波尔茨曼常数，Te为电子温度，ne为电子数密度。
6.应用如权利要求1所述的一种用于离子推力器测量的阻滞能量分析仪的工作方法，其特征在于：具体过程如下：
离子推力器羽流经过外壳和陶瓷绝缘套筒的入口，进入陶瓷绝缘套筒，经过第一组高透过率栅网采用的悬浮电位，不加电压，绝大多数电子和离子透过，减少等离子体的扰动；第二组高透过率栅网加-30V偏置电压，排斥羽流中的电子，只剩离子；第三组高透过率栅网加0-1100V偏置电压，有选择的排斥一些离子，筛选不同能量的离子；第四组高透过率栅网采用悬浮电压，防止收集器上二次电子和光电子的发射；最后达到收集器上；
收集器上的电流为：
其中Ac为收集器面积，ni是离子密度，qi是电荷载荷，V是阻滞电压，ui是离子速度，f(ui)是离子速度分布函数；
其中mi为离子质量，对上式进行变换得
f(u)du＝f(V)dV (4)
其中f(V)是能量分布函数，所以离子电流与能量分布函数的关系由下式表示：
电流对电压的导数与离子能量分布的关系如式(6)中所示：
由此得到离子发动机羽流的离子能量分布关系。
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