Elektrostatische Sonden im I-MPD Simp-LEX

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1 Elktrostatisch Sondn im I-MPD Simp-LEX Hannah Böhrk, A. Nawaz, U. Baudr, B. Stinr, O. Troll, Mühllithn 007 Elktrostatisch Sondn im I-MPD Simp-LEX Hannah Böhrk, Anuschh Nawaz, Uw Baudr, Bastian Stinr, Olivr Troll Institut für Raumfahrtsystm, Univrsität Stuttgart Mühllithn 007

2 Elktrostatisch Sondn im I-MPD Simp-LEX Hannah Böhrk, A. Nawaz, U. Baudr, B. Stinr, O. Troll, Mühllithn 007 Position Koordinatntisch Position Tribwrk Pumpnsystm Kondnsatorbank: 4 x 0µF Erdungskabl dr Kathod Halblitrzündkrz Elktrodn variablr Brit und Höh

3 Elktrostatisch Sondn im I-MPD Simp-LEX Hannah Böhrk, A. Nawaz, U. Baudr, B. Stinr, O. Troll, Mühllithn 007 Magntfldsond Elktrostatisch Triplsond Sondnhaltrung auf Koordinatntisch Elktrostatisch Flugzitsond

4 λ λ λ Λ = π λ = r L D = i mv i = ( ε kt ) ε 0 ZB 0 / n kt n 6π ( ε kt / 4 n 0 r p λ D m i ) ln Λ 0,x0 - m x0-6 m 5,4x0-6 kg Plasma ds I-MPD: dünn (r p >λ D ) stoßfri (λ,i >r p ) Raumladungsschicht r L, < r p < r L,i [5] s I i =I λ,i r L,i r L, modrats B-Fld Elktronnnrgin maxwllvrtilt Typisch Einzlsondnknnlini x0 - m,x0 - m x0 - m x0-6 m [5] Scharlmann, C., Invstigation of Thrust Mchanisms in a Watr fd Pulsd Plasma Thrustr, Ph.D.-Thsis, Ohio Stat Univrsity, 00 Elktrostatisch Sondn im I-MPD Simp-LEX Hannah Böhrk, A. Nawaz, U. Baudr, B. Stinr, O. Troll, Mühllithn 007

5 Elktrostatisch Sondn im I-MPD Simp-LEX Hannah Böhrk, A. Nawaz, U. Baudr, B. Stinr, O. Troll, Mühllithn 007.E+00.E+00 8.E-0 6.E-0 4.E-0.E-0 Elktrostatisch Flugzitsond 6.E+00 5.E+00 4.E+00.E+00.E+00.E+00 0.E+00 0.E+00 -.E+00 0.E+00.E-05.E-05.E-05 4.E-05 -.E-0 -.E+00 Zit [s]

6 0 U U =U f U U Msswidrstand Spannungsvrsorgung Spannungsmssung Spichroszilloskop U U U Plasma U Strommssung R V PL V V =V f V V Elktrostatisch Triplsond I I I = = I Aj ( U = 0 = Aj i = ) Aj i ( U Aj ( U i U xp kt ) Aj ) Aj U xp kt U xp kt Elktrostatisch Sondn im I-MPD Simp-LEX Hannah Böhrk, A. Nawaz, U. Baudr, B. Stinr, O. Troll, Mühllithn 007

7 I I I I I = = 0 = Aj = I Aj ( U I I i = = ) Aj i ( U Aj ( U i U xp kt ) Aj ) Aj U xp kt U xp kt xp( U = xp( U / kt / kt 0 kt U U = + ln ln xp kt ) ) 0 Dr Wrt dr Exponntialfunktion wird für rlativ groß Dopplsondnspannungn (U 0V) vrnachlässigbar klin. Somit gilt in gutr Nährung : U T = k ln Elktrostatisch Triplsond U =5V U =0V U =5V Spannung U [V] T = 6896 U Elktronntmpratur T in Abhängigkit von U und U Elktrostatisch Sondn im I-MPD Simp-LEX Hannah Böhrk, A. Nawaz, U. Baudr, B. Stinr, O. Troll, Mühllithn 007

8 Elktrostatisch Sondn im I-MPD Simp-LEX Hannah Böhrk, A. Nawaz, U. Baudr, B. Stinr, O. Troll, Mühllithn 007

9 Hannah Böhrk, A. Nawaz, U. Baudr, B. Stinr, O. Troll, Mühllithn 007 Elktrostatisch Sondn im I-MPD Simp-LEX

10 Elktrostatisch Sondn im I-MPD Simp-LEX Hannah Böhrk, A. Nawaz, U. Baudr, B. Stinr, O. Troll, Mühllithn 007

11 Elktrostatisch Sondn im I-MPD Simp-LEX Hannah Böhrk, A. Nawaz, U. Baudr, B. Stinr, O. Troll, Mühllithn 007 5,E+04 4,E+04,E+04,E+04,E+04 0,E+00 -,E+04 0,0E+00 5,0E-06,0E-05,5E-05,0E-05 -,E+04 Zit [s] -,E+04-4,E+04-5,E+04 Störungn durch Entladung dr Zündkrz. Plasmaschicht rricht di Sond. Plasmaschicht rricht di Sond. Plasmaschicht rricht di Sond Elktronntmpratur [K]

12 Elktronntmpratur [K] 5,E+04 4,E+04,E+04,E+04,E+04 0,E+00 Störungn durch Entladung dr Zündkrz. Plasmaschicht rricht di Sond. Plasmaschicht rricht di Sond. Plasmaschicht rricht di Sond -,E+04 0,0E+00 5,0E-06,0E-05,5E-05,0E-05 -,E+04 Zit [s] -,E+04 0 J (0uF, 55V) Rf [5]: 0J Rf []: 0J h=8 mm, d=5 mm h=5 mm, d=5mm h=8 mm, d=5mm -4,E+04 T=4, V T=,5 V -5,E+04 n=x0 0 m - n=,84x0 m - n=7x0 0 m - [5] Scharlmann, C., Ph.D.-Thsis, Ohio Stat Univrsity, 00 [] Byrn, L., "Langmuir Prob Masurmnt in th Plum of a Pulsd Plasma Thrustr", Mastr Thsis, Worcstr Polytchnic Institut, USA, Nov 00 Elktrostatisch Sondn im I-MPD Simp-LEX Hannah Böhrk, A. Nawaz, U. Baudr, B. Stinr, O. Troll, Mühllithn 007

13 Elktrostatisch Sondn im I-MPD Simp-LEX Hannah Böhrk, A. Nawaz, U. Baudr, B. Stinr, O. Troll, Mühllithn J (0uF, 55V) h=8 mm, d=5 mm, l=7 mm 80 J (40uF, 000V) h= mm, 6mm, 46 mm d=40 mm, l=7 mm

14 Elktrostatisch Sondn im I-MPD Simp-LEX Hannah Böhrk, A. Nawaz, U. Baudr, B. Stinr, O. Troll, Mühllithn 007,E+05,E+05,E+05 0,E+00 -,E-05 -,E-05 -,E-05 0,E+00,E-05,E-05,E-05 4,E-05 -,E+05 Zit [s] -,E+05 -,E+05-4,E+05,0E+05,5E+05,0E+05,5E+05,0E+05 5,0E+04 0,0E+00-5,0E+04 0,0E+00,0E-06 4,0E-06 6,0E-06 8,0E-06,0E-05,E-05,4E-05,6E-05,8E-05,0E-05 -,0E+05 -,5E+05 -,0E+05 Zit [s] Elktronntmpratur [K] Elktronntmpratur [K]

15 4.E+05.E+05.E+05.E+05 0.E E E E-06.50E-05.00E-05.50E-05.00E-05 -.E+05 -.E+05 4,E+05 4,E+05,E+05,E+05,E+05,E+05,E+05 5,E+04 0,E+00-5,E+04 0,0E+00 5,0E-06,0E-05,5E-05,0E-05,5E-05,0E-05,5E-05 4,0E-05 -,E+05,6E+05,4E+05,E+05,0E+05 8,0E+04 6,0E+04 4,0E+04,0E+04 Elktronntmpratur h= mm Zit [s] Elktronntmpratur h=6 mm Zit [s] Elktronntmpratur h=46 mm 0,0E+00 0,0E+00 5,0E-06,0E-05,5E-05,0E-05,5E-05,0E-05,5E-05 4,0E-05 Zit [s] 7 mm 96 mm 75 mm 7 mm 00 mm 77 mm 7 mm 96 mm 67 mm Elktrostatisch Sondn im I-MPD Simp-LEX Hannah Böhrk, A. Nawaz, U. Baudr, B. Stinr, O. Troll, Mühllithn 007

16 ,E+,E+ 8,E+0 6,E+0 4,E+0,E+0 0,E+00 0,0E+00 -,E+0 5,0E-06,0E-05,5E-05,0E-05,5E-05,0E-05,5E-05 4,0E-05-4,E+0.8E+.6E+.4E+.E+.0E+ 8.0E+0 6.0E+0 4.0E+0.0E+0 0.0E E E E-06.00E-05.50E-05.00E-05.50E-05.00E-05.50E E E+0 5,E+ 4,E+,E+,E+,E+ -,E+ -,E+ Elktronndicht h= mm Zit [s] Elktronndicht h=6 mm Zit [s] Elktronndicht h=46 mm 7 mm 7 mm 00 mm 0,E+00 0,0E+00 -,E+ 5,0E-06,0E-05,5E-05,0E-05,5E-05,0E-05,5E-05 4,0E-05 Zit [s] 96 mm 77 mm 77 mm 96 mm 7 mm Elktrostatisch Sondn im I-MPD Simp-LEX Hannah Böhrk, A. Nawaz, U. Baudr, B. Stinr, O. Troll, Mühllithn 007

17 Elktrostatisch Sondn im I-MPD Simp-LEX Hannah Böhrk, A. Nawaz, U. Baudr, B. Stinr, O. Troll, Mühllithn Gschwindigkit h= mm h=6 mm h=46 mm Position [mm]

18 .E+00.E+00 8.E-0 6.E-0 4.E-0.E-0 0.E+00 -.E+00 0.E+00.E-05.E-05.E-05 4.E-05 -.E-0 -.E h= mm h=6 mm h=46 mm Modll DiCam h=46 mm 6.E+00 5.E+00 4.E+00.E+00.E+00.E+00 0.E+00 Gschwindigkit h= mm h=6 mm h=46 mm Position [mm] h=6 mm Elktrostatisch Sondn im I-MPD Simp-LEX Hannah Böhrk, A. Nawaz, U. Baudr, B. Stinr, O. Troll, Mühllithn 007

19 Elktrostatisch Sondnmssungn am I-MPD Simp-LEX rfolgrich durchgführt Mssungn zwischn dn Elktrodn Vrglichbarkit mit Ergbnissn aus Mssungn mit Hochgschwindigkitskamra Höchst Elktronntmpratur bi h= mm: T=0-0V Höchst Elktronndicht bi h=46 mm: n=4x0 m - Höchst Gschwindigkit bi h= mm: v=5-5 km/s Elktrostatisch Sondn im I-MPD Simp-LEX Hannah Böhrk, A. Nawaz, U. Baudr, B. Stinr, O. Troll, Mühllithn 007

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