金属等离子体射流是一种在真空环境中通过烧蚀金属电极材料生成的定向喷射的等离子体束,可以应用于等离子体推进等多个方向。但是,由于目前对金属等离子体射流形成及传播的基本物理过程认识的不足,生成的等离子体射流的喷射性能较差,包括金属离子生成量较小、定向传播能量较低以及射流的定向性能较差,导致其工业应用受到限制。本文采用仿真模拟-实验探究-理论分析-实验验证的研究方案,开展了小电流（小于200 A）脉冲真空放电金属等离子体射流生成特性及喷射性能的基础性研究。首先,提出了一种分段裸阳极电极结构。基于该结构,在保证初始场致发射电场强度相等的条件下,探究了阳极吸收电子的时间t1以及吸收量对电极间放电特性、金属等离子体射流的生成及喷射性能的影响。研究结果表明,脉冲真空放电中,电子必须被阳极吸收后才能引发电极间击穿。通过调整电子吸收时间t1的幅值可以优化单次脉冲放电中等离子体射流的喷射性能。此外,研究发现采用裸阳极结构放电时,大量带电粒子会进入阳极,损失部分能量。而通过阻碍带电粒子进入阳极能够提高从电极喷射出去的等离子体射流的喷射性能。基于裸阳极结构,本研究提出了两种减小进入阳极带电粒子量的方法:1)减小阳极的裸露面积,2)给放电电极阳极侧串联电阻。为了进一步阻止带电粒子进入阳极,本研究提出了一种绝缘阳极结构,该电极结构阻断了放电过程中带电粒子进入阳极的通道。研究结果表明,与裸阳极结构相比,采用绝缘阳极结构放电时,从电极喷射出去的等离子体量增多,但是放电难度增大,阴极电流减小,等离子体总生成量减小。进而,本研究提出了一种微孔绝缘阳极结构。与裸阳极结构以及绝缘阳极结构相比,采用微孔绝缘阳极结构在不影响放电难度的前提下,有效提高了从电极喷射出去的等离子体射流的喷射性能。其次,基于微孔绝缘阳极结构,首次发现了小电流脉冲真空放电中“双等离子体射流”现象。其中,一个射流形成于绝缘套筒喷口处,另一个形成于阳极微孔喷口处。这一现象打破了人们对真空放电基本物理过程的认识,也间接证明了在小电流真空放电过程中,阳极不仅仅是被动的收集来自阴极的各种微粒,还能加速阳极近旁的等离子体形成射流。结合仿真模拟,理论分析以及实验验证,本研究提出了一种描述电极间电位分布的“双Hump峰”模型,对所发现的“双等离子体射流”现象进行了合理的解释。根据该模型,真空放电过程中阴极和阳极之间的电位分布呈现出“双峰”的特征,而双等离子体射流分别是在阴极近旁电位峰（HumpC）和阳极近旁电位峰（HumpA）的加速作用下形成的。微阴极弧推进器是一种利用定向喷射的金属等离子体射流进行推进的电磁型推进器。具有结构简单、所需输入功率小等特点,并且能生成高比冲、精确可控的推力,非常适合作为微小卫星的推进系统。本文基于对金属等离子体射流的基础性研究,逐步提出了多种新型、高性能的微阴极弧推进器结构,包括带有双微孔的喇叭状绝缘阳极微阴极弧推进器结构,带有双绝缘套筒的双喷射微阴极弧推进器结构,带有分段狭缝绝缘阳极的微阴极弧推进器结构等。最终,将微阴极弧推进器的推力峰值和推功比峰值分别提高了一个数量级。本文的研究结果将为真空放电基本物理过程的进一步认识,高性能金属等离子体射流的生成及其在工业领域的实际应用提供重要的理论和技术参考,例如微阴极弧推进器等。本文包括图132幅,表26个,参考文献202篇。