2023 Fiscal Year Research-status Report
Gas-species-independent plasma emission spectroscopy for next-generation electric propulsion
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22K18854
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
関根 北斗 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (80914077)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| Keywords | プラズマ計測 / 発光分光 / プラズマ推進 / プラズマ源 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，診断ガスとしてのヘリウムをキセノンプラズマに混合し，その自発光スペクトルを解析する実験を実施した．実験は米国プリンストンプラズマ物理研究所のペニング放電装置を用いた．放電パワーは100 W程度，プラズマ閉じ込め用の磁場強度は8 mTとして，電子温度2 eV程度，密度10^16 m^-3程度のキセノン放電を生じ，そこにヘリウムガスを混合した．ヘリウム圧力を変更しながら自発光を分光器にて観測することに成功した．ADASで公開されているヘリウムの衝突輻射モデルを用いて，スペクトル解析（線強度比法）を実施したところ，プローブ計測と良い一致が得られる輝線対を割り出すことに成功した．またその擾乱についても検討し，擾乱が最小限，かつ十分なS/N比が得られるヘリウム圧力を明らかにした．簡便，かつヘリウムの最低励起エネルギーが高いことに由来する擾乱が小さいプラズマ計測手法として，提案手法の適用可能性を示すことができた．本成果は国際専門誌Plasma Source Science and Technologyに掲載された(Plasma Sources Sci. Technol. 33, 045004 (2024))．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究提案時の最大の目的のひとつであった，ヘリウム分光法による異種ガスプラズマ放電におけるプラズマパラメータの推定に成功した．この成果は本研究のアイデアのproof-of-conceptとしての立ち位置にあり，今後のさらなる展開への足掛かりとなる．装置の納品遅れなどによって，さらに難易度の高い分子性プラズマなどさらにほかのプラズマへの応用実験は未完であるものの，総合的には順調に進展していると評価できる．
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| Strategy for Future Research Activity |
分子性ガス放電（空気，水など）にも本手法を適用し，プラズマパラメータの推定可否や課題等を洗い出す．非マクスウェル型電子分布関数をもつ放電においての実験も行い，その影響を評価する．
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| Causes of Carryover |
分子性ガス放電装置の核となる小型真空容器の納入が遅延し，2024年度の納品となったため．
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