低功率霍尔推力器的高效研制是目前空间推进研究的热点。以霍尔推力器工作时完整详细的效率分析结果及羽流中的离子能量分布为依据,确认推力器运行过程中的效率损失机制及离子束流的能量特性,对推力器的工作状态进行全面且准确的评估,为优化霍尔推力器设计及系统集成提供实验依据。霍尔推力器效率分析模型为一种全面评估推力器效率的方法,E×B探针,又叫维恩过滤器,是获取羽流中各种类离子能量分布的有效手段。本文根据E×B探针诊断原理,推导了仅与探针结构相关的分辨率关系式,对E×B探针内部的电磁场进行仿真,分辨率关系式和仿真结果指导了E×B探针的结构参数设计,E×B探针系统误差约5%。基于霍尔推力器效率分析模型,使用E×B探针、法拉第探针对200W级霍尔推力器进行羽流诊断,并使用推力测量装置测量推力。E×B探针结果提供了几种操作条件下距离推力器出口500mm处0～20°范围内的各种类离子能量分布。分析了E×B探针的测量结果,得到了Xe+离子束能量在164～172e V之间;Xe2+单位电荷离子束能量在171～188e V之间;Xe+的比例分数在92.96%～97.65%之间,对应的Xe2+比例分数在7.04%～2.35%之间。结合法拉第探针测量得到的离子电流密度,分析了霍尔推力器各操作条件下的效率损失,180W和200W的操作条件下,霍尔推力器阳极效率均高于220W条件下的阳极效率,且两种操作条件下各效率值接近,相对差值均不超过为3.7%。探针测量得到的阳极效率与推力获得的阳极效率进行对比,相对差值在4%～12%之间。实验数据与羽流仿真结果进行对比,仿真模型还需针对两种离子的输入速度和背压粒子进行更细致的考虑。由于国内缺少对E×B探针足够的研究,同时缺少对霍尔推力器效率分析模型充分的应用,本文对E×B探针的设计采用了实验经验与仿真相结合的方法,并推导了分辨率关系式,为E×B探针提供了较全面的设计方法。通过对E×B探针测量结果的分析,讨论了各种离子形成和运动的过程,使用了离子速度分布函数拟合并进行了电荷交换碰撞模型校正,提供了较完整的E×B探针结果分析处理方法。结合法拉第探针和推力测量装置的结果,使用了完整的霍尔推力器效率分析模型,为霍尔推力器效率分析提供了全面分析的方法。羽流仿真结果和实验结果相比较,发现了羽流仿真模型需要改进的方向。本文得到的霍尔推力器效率分析结果及羽流离子能量分布分析结果,将为霍尔推力器的优化设计和系统集成提供实验依据。