2023 Fiscal Year Annual Research Report
微小電極間エレクトロスプレー現象解明による超小型宇宙推進機の多用途化
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21H01530
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
鷹尾 祥典 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (80552661)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
土屋 智由 京都大学, 工学研究科, 教授 (60378792)
長尾 昌善 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究グループ長 (80357607)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 電気推進 / 電界放出 / イオン液体 / 超小型衛星 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
用途に応じて推力レベルが可変となる超小型宇宙推進機の候補としてエレクトロスプレー推進機があるが、推力密度が小さく、かつ、イオンビームがバラつく不安定性の課題がある。この克服の鍵は、高速なイオンを排出するエミッタ電極の高密度実装と、その状況におけるエレクトロスプレー現象の解明にある。本研究では1-100μmの2桁にもわたる微小電極間エレクトロスプレー現象の学術基盤を構築し、高密度実装下においても安定したビーム引き出しが可能な条件の同定を目指す。
2023年度は、前年度に引き続き1, 100μmの各スケールにおけるエレクトロスプレーイオン源の作製を行った。まず、100μmスケールイオン源を利用し、到達するイオンビームの飛行時間差から質量電荷比を求めるTime of Flight計測系の精度改善を行った結果、純粋なイオンモードでイオン放出が実現できていることを改めて確認できた。ただし、Retarding Potential Analyzerを用いてイオンビームのエネルギー分布を把握した結果、加速領域において多量体イオンの一部が中性粒子に分裂していることが明らかになった。また、微小推力では流量が最小pL/sオーダーとなるため直接計測は難しい。そこで、圧力差を利用した微小流量制御系を構築し、一定電圧印加時におけるビーム特性の把握が可能な測定系を構築した。さらに、イオン源が非常にコンパクトになることを利用し、真空槽に入れた精密分析天秤の上にイオン源を載せて推力を直接計測し、安定したイオンビーム引き出しが可能な電圧印加条件を同定した。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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