中～低真空領域における不平等電界下の放電開始特性と放電形態に関する研究

真空容器

[研究背景]
近年の宇宙技術開発の進歩に伴い，宇宙空間における電力供給の高電圧・大電力化の必要性が指摘されている．宇宙空間は複雑な厳しい環境下にあることから，従来の放電技術分野で確立されてきた放電の定義が当てはまらない場合や混乱して用いられてきている状況にある．また，地上から軌道までの飛翔過程を考慮すると，高真空のみならず低～中真空領域における検討が必要である．さらに宇宙システムや人工衛星などの高電圧化・大電力化に伴い，宇宙空間で使用される絶縁物材料の耐久性，信頼性を確保する技術を確立する必要がある．

針，棒，円錐および球－平板の4種類の電極系を用いて，Heガス中，Arガス中および空気中における放電開始電圧を0.1MPa～0.1Paの圧力範囲で測定している．その結果，中～低真空真空領域の不平等電界下における放電開始特性の検討を行っている．また，放電開始後の放電形態に着目し，CCD高精度ビデオカメラで得られた放電画像を画像処理手法によって放電発光形状を定量化して解析を行っている．その他にも空気およびHeガスに関して，各形状パラメータの放電電流依存性についても測定を行い，放電電流により放電形態の変化を定量的に記述することを可能にしている．また宇宙環境を想定した真空中における帯電現象を検討するために，in-situ帯電生成，帯電測定システムを設計・製作し，真空中帯電現象の基礎特性の測定も行っている．

[学術論文]
(1) H. Okubo, S. Yuasa, K. Ota, N. Hayakawa, M. Hikita, :
"Discharge Characteristrics under Non-uniform Electric Field in He, Ar and Air at Low Pressure",
IEEE Transactions on Discharge and Electrical Insulation, Vol. 4, No. 4, pp. 450-455, 1997.

(2) M. Hikita, M. Fujimori, N. Hayakawa,:
"Image Process Discharge Classification under Nonuniform Fields in Air and He at Low Pressure",
IEEE Transactions on Discharge and Electrical Insulation, Vol. 2, No. 2, pp. 263-268, 1995.

(3) 早川直樹，匹田正幸，大久保仁，
「宇宙環境における放電」-中～低真空領域における不平等電界下の放電特性-」，
真空，第38号，pp. 41-47, 1995.

[発表実績]　
(1) H. Okubo, Y. Yamano, A. Ohashi, K. Kato,
"Vacuum Discharge Phenomena under Non-uniform Field Conditions",
18th Int. Symp, on Discharge and Elect. Insual.in vacuum, pp. 93-100, 1998.

(2) H. Okubo, S. Yuasa, K. Ota, N. Hayakawa, M. Hikita, :
"Discharge Inception Characteristics and Optical Observation of Discharge Process under Nonuniform Field in Vacuum",
17th Int. Symp. on Discharge and Elect. Insual. in Vacuum, pp. 678-682, 1996.

(3) H. okubo, M. Fugimori, S. Yuasa, N. Hayakawa, M. Hikita, :
"Image Processing Analysis of Discharge Phenomena under Non-uniform Electric Field in Vacuum",
16th Int. Symp, on Discharge and Elect. Insual.in vacuum, pp. 372-377, 1994.

(4) N. Hayakawa, M. Fujimori, M. Hikita, H. okubo, :
"Analisis of Discharge phenomena under Non-uniform Electric Field in Vacuum using Image Processing",
IEEE Int. Symp. Elect. Insul, pp. 241-244, 1994.