| 研究概要 |
これまで小直径真空容器においてイオン加速が起こることが実証された永久磁石利用発散プラズマ源を電気推進機として実用可能かを検証するために, スペース模擬チャンバーとして大口径真空容器の設計・製作を行い, 上記永久磁石利用発散プラズマ源の動作特性を調べた. ここでは, 直径75cm, 長さ101cmのステンレス真空容器に真空排気系を接続し, 10^<-4>Paまで減圧可能であることを確認した. この真空容器に直径6.5cm, 長さ20cmのガラス管を接続し, ガラス管周辺に永久磁石アレイを設置することで, 所望の発散型磁場配位を形成することに成功した. ガラス管上部からアルゴンガスを導入し内部圧力を10-300mPa程度に維持し, 周辺に設置したループアンテナに13.56MHz, 200Wの高周波電力を投入しアルゴンプラズマを生成することに成功した.
容器下流側から静電イオンエネルギーアナライザーを挿入し, イオンエネルギー分布関数を計測したところ, 30eV程度の超音速イオンビームが励起されていることを明らかにした. また, このイオンビームのエネルギーは動作ガス圧に大きく依存し, ガス圧の増加に伴いエネルギーは減少することが観測され, 小直径真空容器で観測されたダブルレイヤーイオン加速と同様の傾向を示すことから, 今回のスペース模擬チャンバーにおいても同様の現象が起きている可能性を示した. また, 永久磁石を設置しない場合にはこのイオン加速は観測されず, 真空容器壁の境界条件はイオン加速に対して影響が少ないことを示した. 従って, 発散磁場配位下でのダブルレイヤーイオン加速は, 電気推進機として利用できる可能性があることが明らかになった.
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