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超小型微小電力アークジェットノズルのマイクロファブリケーション

超小型微功率电弧喷嘴的微细加工

基本信息

批准号：
12750813
负责人：
堀澤秀之
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Tokai University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

(1)ノズルの穴あけ加工パルス幅が5nsec程度のQスイッチNd : YAGレーザの第5高調波(波長213nm)を用いて,パルス幅,照射エネルギ密度,パルス照射数を変化させて石英ガラス,サファイヤ,シリコンなどに照射したときの加工形状ならびに熱影響について評価し,より高品質・高精度の形状加工を実現する加工条件について検討した.加工痕については,走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて寸法・形状精度ならびに熱影響層深さについて評価した.その結果,第5高調波を用いた場合,その他の波長が長い場合に比べて,照射部および周辺部において熱影響の極めて少ない良好な加工痕が得られることが確認された.また,レーザ照射部と非照射部との境界が径方向ならびに深さ方向について明確であるため,パルス数を増大させることで,深さ方向の除去量制御も可能であることが分かった.(2)微小推力測定器試作および推進性能評価レーザ変位計を備えた推力測定装置(石英ガラス製)を試作し,較正実験を行い,安定に推力を測定可能なことを確認した.また,各種(1)ノズル材質および(2)サイズについて,(3)アーク電流,(4)プロペラント質量流量をそれぞれ変化させたときの(a)放電電圧および(b)推力を測定し,各場合の(c)比推力を算出することにより推進性能評価を行った.その結果,窒素を推進ガスに用いた場合に,投入電力3Wにおいて,最大で比推力140sec程度の推進性能が得られることを確認した.また,分光器を用いて放電室内部のプラズマのスペクトル分析を行い,(d)各種化学種の温度を測定し,プラズマ流の熱非平衡性について検討した.分子種の電子励起温度,振動励起温度,回転励起温度については,実測分子スペクトルを理論計算から得られるスペクトルにカーブフィットさせる手法を用いて評価した.その結果,典型的な作動条件において,放電室内部では熱的に非平衡であることが確認された.

(1)The 5th high-wavelength Nd : YAG laser (wavelength 213nm) is used in the processing of quartz crystals with an amplitude of up to 5nsec. The irradiation density is varied according to the irradiation number. The processing conditions for high-quality and high-precision shape processing are discussed. Machining marks, scanning electron microscopy (SEM), shape accuracy, depth of heat affected layer, etc. As a result, in the case of the fifth high-frequency wave, the wavelength of the other wavelength is longer than that of the other wavelength, and the irradiation part and the peripheral part are affected by the extremely small amount of heat. The boundary between the irradiated part and the non-irradiated part is different from the radial direction and the deep direction. The boundary is clear and the number of the irradiated parts increases. The boundary between the irradiated part and the non-irradiated part is different from the deep direction. (2)Test operation of micro-thrust measuring device and evaluation of thrust performance; test operation of micro-thrust measuring device (quartz control); test operation of micro-thrust measuring device; test operation of micro-thrust measuring Various (1) materials,(2) materials,(3) currents,(4) mass flow,(a) discharge voltage,(b) thrust measurement,(c) specific thrust calculation,(d) thrust performance evaluation. As a result, the propulsion performance was confirmed when the power input was 3W and the maximum specific thrust was 140sec. (d) Determination of the temperature of various chemical species, and investigation of the thermal nonequilibrium of the flow. Molecular species electron excitation temperature, vibration excitation temperature, return excitation temperature, measurement of molecular species selection, theoretical calculation, selection, selection As a result, the typical operating conditions are confirmed.