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研究生:胡紹賢
研究生(外文):Nicholas Hu
論文名稱:太空電漿探針系統
論文名稱(外文):The Space Plasma Probe System
指導教授:趙吉光朱延祥
指導教授(外文):Chi-Kuang ChaoYen-Hsyang Chu
學位類別:碩士
校院名稱:國立中央大學
系所名稱:太空科學研究所
學門:自然科學學門
學類:天文及太空科學學類
論文出版年:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:95
中文關鍵詞:電漿探針朗繆爾探針電漿量測太空電漿
外文關鍵詞:Space PlasmaPlasma DiagnosticsLangmuir ProbePlasma Probe
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電漿的電子,離子密度與溫度是了解電離層結構的幾個重要參數,而為了量測這些參數,科學家使用了數種實地量測的技術。本篇論文之目的是自行設計與製作一套太空電漿探針系統。透過國立中央大學太空科學研究所太空電漿模擬艙所產生的電漿,我們可測試與分析自製的電漿探針系統。同時在實驗室內,與將搭載在我國探空七號上之電漿探針進行比較,可評估自製系統之效能。其結果顯示,雖然自製的電漿探針系統其所分析之溫度較高(約 1600 K)且標準偏差較大(約 200 K),但其電流與電壓曲線之穩定度較佳。在未來,可改善電路板之設計,並增加類比轉數位之準確度,將有機會成為太空電漿模擬艙內之基礎量測設施之一。或可進一步安置在未來我國之探空火箭與微衛星進行實地之太空探測。
The electron, ion temperature and density are important plasma parameters for investigating the ionosphere. Several in-situ plasma measurement techniques were used by scientists to obtain these parameters. The purpose of this thesis is to design and develop a space plasma probe system. By using the space plasma chamber owned by the Institute of Space Science of National Central University, experiments were carried out to test and analyze the self-developed space plasma probe system. The performance of the self-developed system is compared with the space plasma probe on board Taiwan’s Sounding Rocket VII. The result shows that although the electron temperature and deviation measured by the self-developed system is higher (about 1600K and 200K respectively), the I-V curves are more stable. In the future, the circuits will be redesigned, and the accuracy of the A/D will be improved to make this system a fundamental facility for the space plasma system. It could even be mounted on rockets or satellites for future space sounding.
摘要i
英文摘要ii
誌謝iii
目錄iv
圖目vi
表目ix
第一章簡介1
第一節電離層與太空電漿1
第二節靜電探針法與電離層實地量測之歷史回顧3
第二章儀器架構與設計6
第一節類比訊號放大 7
第二節數位化與數位資料傳輸24
第三節電腦後端處理27
第三章太空電漿模擬艙32
第一節電漿模擬艙的架構32
第二節太空電漿模擬艙的電漿產生機制39
第四章實驗結果以及討論45
第一節I-V 曲線與電子溫度46
第二節探空火箭七號酬載之量測結果50
第三節討論53
第五章結論55
參考文獻56
附錄一Langmuir Probe原理57
附錄二論文所述之太空電漿模擬真空艙操作程序70
附錄三本論文所述之太空電漿真空模擬艙系統規格75
附錄四本系統之電路佈局圖83
附錄五本系統之組合語言程式碼85
附錄六本系統之Visual Basic人機介面程式碼88
附錄七本系統之資料處理Matlab程式碼91
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