Evaluation of Para-Perp Type Mach Probe by Using a Fast Flowing Plasma

Abstract

MPD(Magneto-Plasma-Dynamic)アークジェットにより生成された高速プラズマ中での方向性ラングミュアプローブ(DLP)を用いたマッハ数の評価を行った。本研究では、収集したイオン飽和電流の比からイオン音響マッハ数M iを決定するための簡単な計算式を提示する。計算式と実験で得られたデータを、磁化されていないプラズマ状態でPICコードを用いて計算したHutchinsonのシミュレーション結果と比較した。これらのデータは、亜音速・超音速プラズマの両方で良い一致が得られています。M i を決定するための補正係数κは、T i /T e とイオンの熱比γ i を指定した条件で提示されている。 Mach probe with two collecting tips facing to the direction parallel and perpendicular to the plasma fl ow, named para-perp type one, is evaluated by using a directional Langmuir probe (DLP) in a fast fl owing plasma produced by an MPD (Magneto-Plasma-Dynamic) arcjet. We present simple formulas to determine an ion acoustic Mach number M i from the ratio of collected ion saturation currents. The formulas and experimentally-obtained data are compared with Hutchinson's simulation results which are calculated using a particle-in-cell(PIC) code in an unmagnetized plasma condition. [I.H. Hutchinson, Plasma Phys. Control. Fusion, 44 1953 (2002).] Good agreements are obtained among these data in both subsonic and supersonic plasma fl ows. Correction factor κ to determine M i is presented under various conditions of T i /T e and the specifi c heat ratio for ions γ i .