2005 Fiscal Year Annual Research Report
均一・高密度プラズマ生成アンテナを用いたマイクロ波放電型イオンエンジンの高性能化
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16560691
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
中島 秀紀 九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (60112306)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鷹尾 良行 大分高専, 電気電子工, 助教授 (60206711)
井尻 秀信 九州大学, 総合理工学研究院, 助手 (90136549)
國中 均 宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部, 教授 (60234465)
山本 直嗣 九州大学, 総合理工学研究院, 助手 (40380711)
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| Keywords | イオンエンジン / マイクロ波放電 / モノポールアンテナ |
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| Research Abstract |
1)10cm級イオンエンジンに関しては、アンテナの設計指針を得るためにアンテナの長さや本数を変更しアンテナと性能の関係を調査した。特に、FDTD電磁波解析コードの妥当性を検証するために単純な体系で実験を行った。また、エンジン中のプラズマからの発光強度分布、およびイオンビームプロファイルの計測を行い、プラズマ生成の一様性を調べた。なお、20cm級イオンエンジンに関しては、宇宙研と共同研究を行い、イオンエンジンの性能が推進剤供給法に強く依存することを見出した。現在は、設置空間を有効に利用できる矩形のイオンエンジンの設計に着手している。
2)2cm級小型イオンエンジンに関しては、アンテナ形状の推進性能への依存性を調査した。実験によりマイクロ波電力8W、Xe0.2sccmで12mAのイオン電流が得られた。これは、イオン生成コスト770W/A、推進剤利用効率72%、推力0.66mNの性能に相当し、実用化への展望が開けた。現在は、矩形の小型イオンエンジンを試作し、イオン引き出し実験を行っている。
3)小型イオンエンジン用の直径7mmの小型中和器の設計製作を行なった。2W、Xe0.05sccmにて8mAの電子電流が得られ、上記小型イオンエンジン対応の中和器として可能性があることが示された。
4)シミュレーションに関しては、PIC+FDTDカップリングコードを用いて、小型イオンエンジンにおけるプラズマ及びマイクロ波の挙動解析を行ない論文化した。また、モデル計算を行い、電子エネルギーの上昇は、磁場形状とアンテナの位置に依存し、磁場はアンテナに平行で、かつECR領域とアンテナの距離が近い場合が最も効率良くプラズマが生成されることを示した。
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Research Products
(6 results)
