狭領域プラズマ計測手法の確立と超小型RFプラズマスラスタへの応用

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超小型人工衛星は中小規模の企業や大学などでも開発可能であり、宇宙開発のハードルを大きく下げることが期待されている．近年，燃費性能の高い超小型プラズマ推進機(スラスタ)の開発と宇宙実証が進められる一方で，超小型人工衛星の多目的化に伴い更なる高い性能が要求されている．プラズマスラスタの研究開発にはプラズマ現象の理解が不可欠である．しかし，超小型スラスタの数 mm程度の狭領域のプラズマの空間分布の取得は困難であり研究の足かせとなっている．本研究では，狭領域プラズマの空間分布計測のための光学的手法を確立と，確立した計測法を超小型高周波(RF)プラズマスラスタへ適応し，スラスタ内と近傍のプラズマ特性を明らかにし，性能最適化のための指針を示すことを目指す．本年度は、輝線強度の2次元分布から微小領域のプラズマ分布を計測可能なシステムの改良を行い、より低密度領域の計測が可能になったことで昨年度のスラスタ出口近傍10mm×5mmの領域から10mm×10mmへと領域拡大に成功した。計測範囲の下流端において、既存のプラズマ計測法であるプローブ法との比較を行い本計測法の妥当性を示した。加えて、3.4mm径のスラスタ内部の計測に成功し、放電室内にプラズマ生成領域または、プラズマ分布の不均一領域が規則的に生じることや、ガス流量によりプラズマ生成領域が変化すること、中性粒子とイオンの発光分布の差異などの微小領域での高周波放電特有の現象を確認した。