空間電位測定実験結果

42

図3.16 バックヨークの元素分析結果

43

ンテナからヨークに向かって一本の筋のように電子密度が高い領域が形成された。

今回の実験データ中の空間電位、電子密度等は数値解析において境界条件となる非 常に重要なパラメータであり、数値解析に必要な境界条件となるデータを取得できた と言える。

図3.17 空間電位

図3.18 電子温度

44 図3.19 電子密度

図3.20 IV特性

45

図3.21 電子密度の解析結果(出典Ion Scale Simulation of Microwave Neutralizer by using Hybrid-PIC Method,Japan Aerospace Exploration

Agency,Sagamihara,Kanagawa,252-5210,Japan)

46 参考文献

(3-1) 前山忠穀 : マイクロ波放電型中和器に関する基礎研究, 九州大学大学院修

士論文, 2002

(3-2) 山本直嗣,近藤慎哉,他 : 小型イオンスラスタの推進性能における形状依存性,

日本航空宇宙学会論文集,第56巻 第655号別刷,2008

(3-3) 増井博一 : マイクロ波放電型宇宙推進用プラズマ源に関する数値解析,九州

大学大学院, 博士論文, 2006

(3-4) K,Kubota,H,Watanabe,I,Funaki et al : Ion Scale Simulation of Microwave Neutralizer by using Hybrid-PIC Method,

Japan Aerospace Exploration Agency,Sagamihara,Kanagawa,252-5210,Japan

47

4 章 結論

マイクロ波放電式中和器の性能向上のため、オリフィス、磁場、アンテナ、放電室 の最適化実験を行った。これにより、寿命評価に必要な中和器の体系を決定すること ができた。

今回の100時間耐久試験によって、数値解析の妥当性の検証に必要な中和器の各部 品の損耗量と堆積量、絶縁体の元素分析のデータが取得できた。さらに、数値解析で はほとんどスパッタされていなかったアンテナのMo が、実験では質量変化や元素分 析の結果、絶縁体に付着しており、マイクロ波効率の低下に影響を及ぼしているので はないかと考えられる。バックヨークの堆積物からオリフィスのAlが検出されたが、

数値解析におけるオリフィスの考慮分が小さかった。オリフィスから見てバックヨー クの位置は最も遠いことから、Alはバックヨークだけでなく、放電室やフロントヨー クにも堆積していた可能性があり、数値解析の開発コードへのフィードバックが必要 であると考えられる。

空間電位測定実験では、IV特性から得られた50 Vの遷移ポイントを境に、空間電 位、電子密度が上昇していることが分かった。空間電位、電子密度、電子温度を測定 したことで、数値解析の計算における初期条件に必要なデータを取得できた。

これからの展望として、今度は中和器内部のプラズマの状態において数値解析の結 果の妥当性を検証するために、トムソン散乱法を用いて中和器内部のプラズマのパラ メータを取得する必要がある。