Establishment of versatile discharge oscillation suppression method in Hall thrusters

本研究では，定常的なプラズマの粗密を形成することで定常的な周方向電場を誘起し，それが電子輸送に与える影響を測定・分析し，ホールスラスタにおける周方向プラズマ諸量が推進機放電電流振動に与える影響を調べた.スラスタの円環型チャンネルに推進剤を非一様に供給することで周方向にプラズマの非一様性を創出し，プラズマ諸量の空間分布を各種探針を用いて計測した. 周方向に与えた非一様性と同じ波数のプラズマ密度および電位の山谷が形成され，そこに位相差も生じるなど，自己誘起プラズマ構造の詳細を明らかにした．プラズマ密度と電位の分布の方位角位相差および波数の変化を軸に沿って示し，電子電流を最大にするように方位角位相差および波数が決まる可能性があることが分かった. また，推進剤流量の非一様性が弱くなる領域では電子電流を最大にするプラズマ構造が自己誘起され、周方向電場による電子輸送係数が，ボーム拡散係数と緊密な関係性を持つことが分かった．そこから、ボーム拡散係数に代表されていた異常拡散が，周方向電場による輸送と密接に関連していることを示した．プラズマ構造は不均一な推進剤の供給下で軸方向に変化を示すため、局所的に磁気閉じ込め領域がより低い磁束密度の位置に移動することから、電子流が流れるにおいて有効磁気障壁が低下し、これが電子電流の増加の追加原因であることを示した．推進剤非一様性に関する関数として、ビーム電流・電子電流・イオン損失電流を直接評価した．放電電流の挙動は、振動性の高いレジームに出入りする際に急激に変化するジャンプがあることが分かった．その変化は、それぞれ、イオンビームと電子電流のジャンプであるのが分かった．さらに、高振動動作領域では放電領域の半径方向および軸方向の拡大が伴うこと，中性不均一性をさらに増加させると、電子電流が増加された安定した放電が生じることが分かった．

本研究では，定常的なプラズマの粗密を形成することで定常的な周方向電場を誘起し，それが電子輸送に与える影響を測定・分析し，ホールスラスタにおける周方向プラズマ諸量が推進機放電電流振動に与える影響を調べた.スラスタの円環型チャンネルに推進剤を非一様に供給することで周方向にプラズマの非一様性を創出し，プラズマ諸量の空間分布を各種探針を用いて計測した. 周方向に与えた非一様性と同じ波数のプラズマ密度および電位の山谷が形成され，そこに位相差も生じるなど，自己誘起プラズマ構造の詳細を明らかにした．プラズマ密度と電位の分布の方位角位相差および波数の変化を軸に沿って示し，電子電流を最大にするように方位角位相差および波数が決まる可能性があることが分かった. また，推進剤流量の非一様性が弱くなる領域では電子電流を最大にするプラズマ構造が自己誘起され、周方向電場による電子輸送係数が，ボーム拡散係数と緊密な関係性を持つことが分かった．そこから、ボーム拡散係数に代表されていた異常拡散が，周方向電場による輸送と密接に関連していることを示した．プラズマ構造は不均一な推進剤の供給下で軸方向に変化を示すため、局所的に磁気閉じ込め領域がより低い磁束密度の位置に移動することから、電子流が流れるにおいて有効磁気障壁が低下し、これが電子電流の増加の追加原因であることを示した．推進剤非一様性に関する関数として、ビーム電流・電子電流・イオン損失電流を直接評価した．放電電流の挙動は、振動性の高いレジームに出入りする際に急激に変化するジャンプがあることが分かった．その変化は、それぞれ、イオンビームと電子電流のジャンプであるのが分かった．さらに、高振動動作領域では放電領域の半径方向および軸方向の拡大が伴うこと，中性不均一性をさらに増加させると、電子電流が増加された安定した放電が生じることが分かった．