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

窄域等离子体测量方法的建立及其在超小型射频等离子体推进器中的应用

• 批准号: 21K04485
• 负责人: 大塩 裕哉
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Ryukoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04485/
• 关键词: プラズマ計測; 光学計測; 電気推進; 高周波プラズマ; 超小型衛星

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。

Subminiature and small and medium-sized の companies artificial satellite は や university な ど で も 発 may open で あ り, cosmic 発 の ハ ー ド ル を big き く under げ る こ と が expect さ れ て い る. High cost performance in recent years, combustion の い subminiature プ ラ ズ マ propulsion machine (ス ラ ス タ) の open 発 と card of the universe be が into め ら れ る で a party, the tiny artificial satellite の に with い multi purpose changes more な る high performance が い さ れ て い る. The phenomena of プラズ and スラスタ are studied by プラズ and プラズ. The understanding of が cannot be lacking in である. し か し, subminiature ス ラ ス タ の several mm degree の narrow field の プ ラ ズ マ の spatial distribution の は difficult で あ り research の foot か せ と な っ て い る. This study で は, narrow field プ ラ ズ マ の spatial distribution measuring の た め の を established と optical gimmick, establish し た measuring method を microminiature high frequency (RF) プ ラ ズ マ ス ラ ス タ へ optimum 応 し, ス ラ ス タ と within nearly alongside の プ ラ ズ マ features を Ming ら か に し, performance optimization の た め の pointer を shown す こ と を refers す. は, fai line strength this year の 2 dimensional distribution か ら tiny areas の プ ラ ズ を マ distribution measuring may な シ ス テ ム の improved を い, よ り の low density field measuring が may に な っ た こ と で yesterday annual の ス ラ ス タ exports nearly alongside 10 mm x 5 mm の field か ら 10 mm x 10 mm へ と field company に successful し た. Measuring van 囲 の downstream end に お い て, existing の プ ラ ズ マ measuring method で あ る プ ロ ー ブ method と の is line を い this measuring method の justice を shown し た. Add え て, 3.4 mm diameter の ス ラ ス タ internal の measuring に し success, discharge indoor に プ ラ ズ マ generated field ま た は, プ ラ ズ マ が rules of uneven distribution の field に raw じ る こ と や, ガ ス flow に よ り プ ラ ズ マ が generated field variations change す る こ と, neutral particles と イ オ ン の 発 の light distribution difference な ど の tiny areas で の high frequency discharge There is a を phenomenon that を confirms た.

项目成果

超小型RFプラズマスラスタの放電管内外のプラズマ特性

超小型射频等离子体推进器放电管内外等离子体特性

• 发表时间: 2022
• 作者: 大塩裕哉，清岡優翔;大津広敬
• 通讯作者: 大津広敬

Plasma Distribution Measurement of a Miniature RF Plasma Thruster by Narrow-band Imaging

通过窄带成像测量微型射频等离子体推进器的等离子体分布

• 发表时间: 2023
• 期刊: Journal of Evolving Space Activities
• 作者: Yuya OSHIO;Rin HIWATASHI;Hiroyuki NISHIDA;Hirotaka OTSU
• 通讯作者: Hirotaka OTSU

Plasma Distribution Measurement of Miniature RF Plasma Thruster

微型射频等离子体推进器的等离子体分布测量

• 发表时间: 2022
• 作者: T. D. Nguyen;M. Kashitani;M. Taguchi;K. Kusunose;Yuya OSHIO,Rin HIWATASHI,Hiroyuki NISHIDA and Hirotaka OTSU
• 通讯作者: Yuya OSHIO,Rin HIWATASHI,Hiroyuki NISHIDA and Hirotaka OTSU

超小型 RFプラズマスラスタの動作特性に関する研究

超小型射频等离子体推进器工作特性研究

• 发表时间: 2021
• 作者: T. D. Nguyen;M. Kashitani;M. Taguchi;K. Kusunose;Yuya OSHIO,Rin HIWATASHI,Hiroyuki NISHIDA and Hirotaka OTSU;大塩 裕哉 吉田 翔一 樋渡 倫
• 通讯作者: 大塩 裕哉 吉田 翔一 樋渡 倫