宇宙用太陽電池におけるポッケルス効果を用いた表面電位測定システム改良
九州工業大学 工学部 電機宇宙システム工学コース
191A3053 菰田凌司

1.研究背景と目的考慮されていなかった。また、画像撮影の際に撮現在、宇宙には数多くの人工衛星が打ち上げら影間隔や保存を実験者が手作業で行っていため、れており、人工衛星は人々の生活を豊かにするた実験操作が多くなってしまっていた。このことかめに運用されている。人工衛星では宇宙環境で帯ら、画像撮影プログラム、撮影画像位置ずれ補正

電、放電現象が見られることがあり、これらの現プログラムの作製や撮影系の設置方法の検討を象による人工衛星の故障を防ぐために地上での行い、ポッケルス効果を用いた表面電位測定シス帯電、放電試験が行われており、現在は電子ビーテムの改良を行った上で実験を行った。

ムを用いて被試験体を帯電させている。しかし、電子ビームを放出する電子銃は立ち上げに時間3.結果がかかり、使用、実装コストも高い。そこで、電CCD カメラと作製した画像撮影プログラムを用子ビームに代る帯電法として紫外線ランプの使いて、紫外線と電子ビームを照射させた際のそれ用が考えられている。だが、電子ビームと紫外線ぞれの画像を撮影することができた。

で帯電させた場合では、同じサンプルを用いても紫外線照射時の画像撮影の際には、画像撮影プ放電閾値が異なるため、その原因を明らかにするログラムを用いることで自動的に撮影と保存がために、高分解能の表面電位測定法が必要である。

行えるようになった。

2.実験方法と以前からの改良点

4.考察

帯電、放電試験では現在、プローブを用いた表作製した画像位置ずれ補正プログラムをもち面電位測定が利用されているが、表面電位を測定いて撮影位置のずれを修正し、差分処理を適切にするスポットサイズが大きいため、ポッケルス効行うことができた。これによって得られた画像を果を用いた表面電位測定を行う。ポッケルス効果

用いて、帯電法の違いによる帯電の様子の違いをとは、誘電体の等方性結晶に電界を印加すると、観測しようとしたが、光強度をポッケルス素子に結晶の屈折率が変化するというものであり、入射かかる電界に変換する校正実験が適切でなかっ光と透過光の光強度が変化する。この光強度の変たため、全体の光強度の変調を捉えることしかで調を観測することで、太陽電池カバーガラスに見きなかった。

立てた誘電体（ポッケルス素子）にかかる電界を算出することで、高分解能の表面電位測定が可能

5.結論・今後の課題である。先行研究では、光強度の変調を CCD カ・校正実験方法の再検討

メラで捉え、帯電の様子を観測しようとしていた

・画像補正、処理プログラムの自動化が、変調を確認する際に行う画像の差分処理中に、外部の振動などによる撮影位置のずれについて

Improvement of surface potential measurement
Using pockels effect in space solar cells
Kyushu Institute of Technology 191A3053 Komoda Ryoji
1. Research Background and Objectives
Satellites are sometimes charged or discharged in the space environment. In order to prevent satellite failure due tothese phenomena, charging and discharge tests are conducted on the ground, and currently an electron beam is used tocharge the test object. However, electron guns that emit electron beams take time to start up and are expensive to useand implement. Therefore, the use of ultraviolet lamps is being considered as an alternative charging method to electronbeams. However, since the discharge threshold differs between electron beam and UV charging, even with the samesample, a high-resolution surface potential measurement method is needed to clarify the cause of the difference.
2. Experimental Methods and Previous Improvements
The Pockels effect refers to the fact that when an electric field is applied to an isotropic dielectric crystal, therefractive index of the crystal changes, and the light intensity of the incident and transmitted light changes. By
observing the modulation of the light intensity, the electric field applied to the dielectric (Pockels element), which isused as a cover glass for solar cells, can be calculated to measure the surface potential with high resolution. In aprevious study, a CCD camera was used to capture the modulation of light intensity and observe the state of charging.
However, during the image differencing process performed to confirm the modulation, the misalignment of the captured
image due to external vibrations was not taken into account. Therefore, an image capturing program, a program forcorrecting the misalignment of captured images, and a method for setting up the capturing system were developed, andthe surface potential measurement system using the Pockels effect was improved before the experiment.
3. Results
Using a CCD camera and a fabricated image capturing program, we were able to capture images of each of the UV andelectron beam irradiations.
The image capturing program automatically captured and stored the images taken during the UV irradiation.
4. Discussion
Using the image positional displacement correction program we developed, we were able to correct the displacement of
the shooting position and perform the difference processing appropriately. However, the calibration experiment toconvert the light intensity into the electric field applied to the Pockels device was not appropriate, so we were only able
to capture the overall modulation of light intensity.
5. Conclusion and future issues
・Reexamination of the calibration experiment method
・Automation of image correction and processing programs

目次
第1章

序論 .................................................................. 1

1.1

研究背景 ............................................................... 1

1.1.1

宇宙環境 ........................................................... 2

1.1.2

帯電現象 ........................................................... 2

1.1.3

放電現象 ........................................................... 4

1.1.4

放電現象の地上試験 ................................................ 5

1.1.5

プローブによる表面電位測定 ......................................... 61.2

研究状況 ............................................................... 71.3

研究目的 ............................................................... 9第2章

実験手法 ............................................................. 102.1

実験原理 .............................................................. 102.1.1

偏光 ............................................................. 102.1.2

ポッケルス効果 ................................................... 112.1.3

光強度 ........................................................... 122.1.4

旋光性 ........................................................... 142.2

実験供試体 ............................................................ 162.3

実験システム .......................................................... 182.3.1

実験装置 .......................................................... 182.3.2

システム改良点 .................................................... 29

2.3.3

実験ケース ........................................................ 45

第3章

実験結果 ............................................................. 48

第4章

考察 ................................................................. 58

第5章

結論 ................................................................. 64

第6章

今後の課題 ........................................................... 65

第7章

参考文献 ............................................................. 66

第8章

付録 ................................................................. 68

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