空心阴极作为真空电子源是电推进器、航天器电位控制、微推力器中核心部件。无热子空心阴极去掉传统的加热器结构,具有启动速度快、结构简单、可靠性高的特性。通过对启动过程中等离子体参数和温度场的监测,有助于了解整个启动过程的物理机理,研究不同模式下的烧蚀产额变化以及不同启动条件启动过程和烧蚀的影响。首先,对空心阴极的结构进行改造方便对空心阴极内部的等离子体的光谱信息进行采集,采用高速相机毫秒量级的等离子体变化进行研究,根据局部碰撞辐射模型光谱模型结合CCD前置滤波片采集特定波段光谱信息的形式研究启动过程不同模式下的等离子体空间分布特性,结合示波器对启动过程不同时间量级的伏安特性进行监测,同时利用仿真模型对启动过程中气压的分布和等离子体参数的演化进行分析;研究不同点火电压、阳极电流、供气流量对离子体电子温度和密度分布的影响。基于单色测温法研究一套适合空心阴极空间温度分布的瞬态测量方法,对启动过程中的等离子体加热原理和热传导机理进行分析,利用多物理场耦合模型对启动过程中热沉积分布演化规律进行研究,探索阳极电流和供气流量对温度分布和演化规律的影响。设计一套可以实时监测启动过程中发射体烧蚀产额的实验方案,定性分析不同点火电压、阳极电流、初始流量对发射体烧蚀产额的影响,研究不同启动参数对启动的不同阶段的烧蚀量的影响。同时对发射体烧蚀的机理和原因进行讨论。分析启动过程中点火电压和供气流量与烧蚀产额之间的矛盾,通过改变点火回路研究和供气方式研究启动伏安特性和对发射体烧蚀的影响,使空心阴极更容易成功点火并减少发射体烧蚀产额。