Gas-species-independent plasma emission spectroscopy for next-generation electric propulsion

用于下一代电力推进的与气体种类无关的等离子体发射光谱

• 批准号: 22K18854
• 负责人: 関根 北斗
• 金额: $ 3.99万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18854/
• 关键词: プラズマ計測; プラズマ科学; 発光分光; プラズマ推進; プラズマ分光; 小型宇宙機

本年度は，当初の計画通り，キセノンにヘリウムを混入させた場合の実験データの解析を終え，有用な輝線対の選定と適切な電子温度／プラズマ密度の推定に成功した．先行研究の通り，一重項を輝線対として使用すると輻射捕獲の効果が大きくなりプラズマパラメータの推定精度が大きく悪化すること，また適切な輝線対（三重項同士）を選択することによって，輻射捕獲の効果を制限し，不確かさの範囲でプローブ計測と一致する結果が得られることがわかった．この結果は，キセノンがその推進剤ガスとして主要に用いられる電気推進の低圧低温プラズマにおいて，背景にヘリウムを供給することによるプラズマ診断が可能になったことを表している．また，電子エネルギー分布関数を計測した結果，ヘリウムの混入が電子のエネルギー分布関数に与える影響は極めて小さく，ヘリウムがキセノンプラズマにおける「診断ガス」として適していることが示された．

今年，按照原计划，我们在将氦与氙气混合时完成了实验数据的分析，并成功选择了有用的发射线对并估计了适当的电子温度/等离子体密度。如前所述，发现使用Singlet作为一对发射线增加了辐射捕获的效果，并极大地恶化了等离子体参数估计的准确性，并且选择适当的发射线（三个尖端）限制了辐射捕获的效果和与不确定范围内探测测量相匹配的结果。该结果表明，通过向电动推进剂低压，低温等离子体提供氦气，血浆诊断已成为可能，主要用作推进剂气体。此外，测量了电子能量分布函数，并表明氦污染对电子能量分布函数的影响很小，并且氦在XENON等离子体中适合作为“诊断气体”。

项目成果

プリンストンプラズマ物理研究所(米国)

普林斯顿等离子体物理实验室（美国）