博碩士論文 83247003 詳細資訊




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姓名 趙吉光(Chi-Kuang Chao)  查詢紙本館藏   畢業系所 太空科學研究所
論文名稱 阻滯電位分析儀之數值模擬
(Numerical Simulation of Retarding Potential Analyzer)
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摘要(中) 已於一九九九年一月發射之中華衛星一號上,放置用以觀測日地物理之儀器,其儀器名稱為電離層電漿及電動效應儀,簡稱 IPEI 。此儀器上有四個探測器,其中一儀器為阻滯電位分析儀,可用以量測中華衛星一號在電離層中飛行所經路徑上的正離子成份、溫度和犄角方向電漿流速。本論文將提出一套模擬三維空間中電子和正離子於阻滯電位分析儀內運動之電腦數值模式,並且與一維空間的流量理論作比較。在電腦模式中顯示出幾點重要的發現:其一,由於氫離子重量較輕,能通過壓制網而到達收集器的氫離子數目小於到達收集器的氧離子數目。其二,正離子的透明度不可僅由網線的粗細或網眼的大小來決定,網與網之間的排列方式亦為一重要因素。其三,在模擬中顯示,當阻滯電位超過離子截止能量附近時,仍有可觀之離子流存在,此與一維流量理論所得到結果不同。其四,當網眼的尺度大於電子的Debye長度時,電子將可通過壓制網直達收集器。
摘要(英) One of the Ionospheric Plasma and Electrodynamics Instrument (IPEI) payload onboard the ROCSAT-1 spacecraft is a Retarding Potential Analyzer (RPA) to measure the ionospheric plasma composition, temperature, and the ram velocity of the flow. A 3-D computer model has been developed to simulate the ion and electron motions inside the RPA of the IPEI payload. The dynamical changes in the charged particles* motions corresponding to different electric potential profiles inside the RPA detector resulted in some distinctive measuring characteristics of the RPA detector which show discrepancies in the measured of currents at the collector plate between the analytical model and the computer simulation. The important discoveries in the computer model are: (a) Due to light mass, the hydrogen ion fluxes to reach the collector are less than the oxygen ion fluxes collected by the collector. (b) Ion transparency can not be represented by the physical grid sizes in the detector. The alignments of the grid wires will also affect the ion transparency. The grid planes should be aligned for the maximum optical transparency to detect light ion fluxes. (c) Cut off energy for ions is not as sharp as indicated in the analytical model. The contamination in the collector current from ion species is possible. (d) Electron contamination at the collector plate is noticed if the mesh sizes are larger than the electron Debye length.
關鍵字(中) ★ 阻滯電位分析儀
★ 中華衛星一號
★ 電離層電漿及電動效應儀
★ 電漿模擬
★ 衛星儀器分析
★ 電離層
關鍵字(英) ★ Ionosphere
★ Satellite Instrument Analysis
★ Plasma Simulation
論文目次 封面
摘要
英文摘要
致謝
目錄
圖目
表目
第一章 簡介
第一節 研究背景與歷史沿革
第二節 阻滯電位分析儀
第三節 篩網影響
第二章 離子流量理論
第一節 尺度分析
第二節 一維籬子流量理論
第三章 電漿粒子數值模擬
第一節 方程式組
第二節 數值方法
第三節 初始條件之給定
第四節 模擬程式之驗證
第五節 模擬資料量之估計
第四章 模擬結果
第一節 網線之粗細
第二節 網胞之大小
第三節 溫度之影響
第四節 網與網之間的排列
第五章 結論
參考文獻
附錄
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指導教授 蘇信一(S.-Y. Su) 審核日期 2009-5-11
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