Die Plasmen in elektrischen Triebwerken und ihren Neutralisatoren sind intensive Lichtquellen. Die Untersuchung ihrer Spektren bietet somit die Möglichkeit, Informationen über das Plasma zu erhalten.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein System für die Emissions-Spektrografie aufgebaut, das es erlaubt eine ausgedehnte Lichtquelle ortsaufgelöst zu spektroskopieren. Über mehrere Glasfasern wird das Licht der Quelle zum Monochromator geführt, dort spektral zerlegt und auf einem positionsempfindlichen Detektor abgebildet. Man erhält je Glasfaser ein Spektrum im gewählten Wellenlängenbereich.
Als Detektor kommt ein _scientific CCD_ des Typs ANDOR OE-DV420 zum Einsatz. Dessen Quanteneffizienz und das Transmissionsverhalten des Monochromators wurden mit Hilfe des bekannten Spektrums einer Deuterium-Lampe vermessen. Ferner wurden der durch Dunkelstrom im CCD verursachte Untergrund und dessen Rauschen untersucht.
Messungen mit 14 in einem Zeilen-Array angeordneten 100um Glasfasern wurden durchgeführt. Die Fähigkeit des Systems zur bildgebenden Spektroskopie konnte hierbei erfolgreich demonstriert werden.
Für jeden Bildpunkt lässt sich das Spektrum auswerten. So kann der Einfluss der Betriebsparameter auf das Triebwerk ortsaufgelöst untersucht werden. Über einen Vergleich mit theoretischen Modellen oder anderen experimentellen Untersuchungen könnte man Informationen über die Plasmaparameter der Gasentladung in verschiedenen Bereichen des Triebwerks erhalten. Zwei Ionentriebwerke wurden diesbezüglich spektroskopisch untersucht: Am _High Efficient Multistage Plasma_ (HEMP) Thruster und am Radiofrequenz-Ionen-Triebwerk_ (RIT) wurden nicht ortsaufgelöste Messungen, am RIT zusätzlich ortsaufgelöste Messungen durchgeführt. Beim RIT konnte die Farbänderung im Leuchten der Gasentladung des Triebwerks erklärt werden, die beim Übergang vom Standby- auf den Schub-Modus zu beobachten ist. Am HEMP wurde gezeigt, dass sich ein Zusammenhang zwischen den Betriebsparametern wie Strom oder Massenfluss und den Linienintensitäten von Xe I, II und III feststellen lässt.
Die bildgebende Emissions-Spektroskopie ist ein aussichtsreiches und vielfältiges Instrument, das sich als Teil der Diagnostik eines Ionen-Triebwerks eignet. Es stellt ein nicht-invasives Verfahren dar, das parallel zu anderen Diagnostik-Methoden betrieben werden kann und keine speziellen Anpassungen des Triebwerks erfordert.
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