2017 Fiscal Year Annual Research Report
Rayleigh Scattering Measurement of Neutral Atom Number Density Downstream of an Electric Propulsion
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16K14506
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
山本 直嗣 九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (40380711)
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2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | レイリー散乱 / 中性粒子密度 / ホールスラスタ / 非接触計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電気推進機を地上で試験する際に、試験設備内に残留する中性粒子が電気推進機の性能に影響を及ぼすが、これの定量的な評価は行えていない。これは、電気推進機の作動中に中性粒子密度を測定する手法としては、電離真空計などの測定子を宇宙空間模擬装置内に挿入して計測する以外、測定できなかったためである。そこで、測定子を宇宙空間模擬装置内に挿入せずに測定できる非接触の光学測定法による計測を試みた。すなわち、光学測定法のひとつであるレーザーレイリー散乱法を用いて、中性粒子密度が計測できるシステムを構築し、計測システムの妥当性を示した後、電気推進機を作動させた状態で中性粒子密度分布を計測し、真空設備の基準策定のための基礎データを取得することを目的として、研究を行った。
昨年度はルス幅を8 nsから3 nsに変更したところ、SN比は1.5倍に向上することを確認した。さらに、電気推進機の一つであるホールスラスタを用いた実験を行い、１０＾１９ ｍ＾－３の低密度の中性粒子密度の計測に成功した。そこで、本年度はパルス幅を３ nsからさらに短い35 psのレーザーを用いた計測するシステムに再構築して計測に取り組んだ。
用いたレーザーのエネルギーは小さいため、光学系の見直しを行い、途中での経路でのロスを減らすとともに、光の波長を可視光から紫外光に変更して、計測した。psその過程で、データーを取得するための計測器の制限より、200 psの時間分解能での計測となったが、ノイズである迷光と信号光の分離することに成功し、SN比は10倍向上した。
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