衛星帯電防止電子エミッタフィルムの実用化に向けた性能比較および動作原理解析に関する研究
九州工業大学 工学部 電気宇宙システム工学コース
201A3051 小中美海
1. 研究背景と目的

BSO 結晶における電界電子放出時の画像を取得

私たちの生活に欠かせない存在となっているでき、電界電子放出前後での光強度の変調を観測

人工衛星はメンテナンスを行うことが難しく、故できた。しかし、校正試験で適切な値が取得でき障や事故のリスクを最小限に抑えるシステムがなかったため、表面電位の分布を算出することは要求される。そこで、本研究では衛星帯電防止電できなかった。

子エミッタフィルム(ELF)の実用化を見据えて、MgO コーティングを施した CFRP サンプルの評価、そして、その動作原理解明のための光学的な表面電位測定システムの改良を目的としている。
2.実験方法
サンプルの帯電・放電試験では、CFRP サンプ
ルと、MgO コーティングを施した M-CFRP サン

図 1 最悪電子環境における帯電試験結果比較

プルの 2 種類を、紫外線と電子線を用いて帯電させ、電界電子放出波形を観測した。
サンプル表面電位の光学測定試験では、従来のシステムで用いていたビームエキスパンダーを凹凸レンズに変更し、2 種類のシステムで試験を行った。紫外線・電子線の照射による帯電試験を行ったのち、紫外線を用いて光強度-電圧校正曲線導出のための校正試験を行った。

図 2 電界電子放出前後の光強度変調
5.結論・今後の課題
CFRP サンプルに MgO コーティングを行い、その性能の向上を確認できたが、電子放出が発生するまでの時間が長期化し、この時間の短縮が新たな3.結果・考察課題点となった。

CFRP サンプル、M-CFRP サンプルの両者とも光学試験においては、システムの変更により干に、全ての試験で電界電子放出を観測できた。コ

渉縞の軽減は叶わなかった。また、光強度-電圧変ーティングによって、放出された電子量は増加し換を満足に行えていないため、干渉縞の軽減に加たが、電子放出発生までの時間も長期化した。こえ、適切に校正を行い、表面電位分布を求めていの点は実用化に向けた今後の課題となる。

くことが今後の課題点となる。

光学測定試験では、撮影した画像の光強度をグラフ化することで、帯電による光強度の増加を確

全文をご希望の方は認できた。両システムを比較すると、凹凸レンズ

cho.mengu801@mail.kyutech.jp までを用いたシステムのほうが平均の光強度が低い

ご連絡ください値となったが、カプトンテープ由来の干渉縞の影響がひどく干渉縞の軽減には至らなかった。また、

Study on performance comparison and operating principle analysis of satellite antistatic electron
emitter films for practical application.
Kyushu Institute of Technology
201A3051

Miu Konaka

1. research background and objectives

not be reduced. Images during field electron emission

Satellites, which have become an indispensable part ofin the BSO crystal could be obtained and modulation

our lives, are difficult to maintain and require systemsof the light intensity before and after field electronthat minimize the risk of failures and accidents.

emission could be observed. However, it was not

Therefore, with a view to the practical application of

possible to calculate the distribution of surface

satellite antistatic electron emitter films (ELFs), thepotentials because appropriate values could not be

aim of this study is to evaluate CFRP samples withobtained during the calibration test.

MgO coating and to improve an optical surface
potential measurement system to elucidate theiroperating principle.
2. experimental methods
In the sample charging and discharge tests, two typesof CFRP samples and an M-CFRP sample with MgO
coating were charged using UV and electron beams
and the field electron emission waveforms wereobserved. For the optical measurement tests of theFig. 1 Comparison of charging test results in the worst
electronic environments

sample surface potential, the beam expander used in
the conventional system was replaced by a concaveconvex lens and two different systems were tested.
After conducting charging tests by UV and electron
beam irradiation, calibration tests for the derivation of
the optical intensity-voltage calibration curve wereconducted using UV light.
3. results and discussion
Field electron emission could be observed in all tests
for both CFRP and M-CFRP samples. The coating
increased the number of emitted electrons, but also
prolonged the time until electron emission occurred.
This is a future issue for practical application. In theoptical measurement tests, the increase in lightintensity due to charging was confirmed by graphing
the light intensity of the images taken. Comparing thetwo systems, the system with the concavo-convex lens
produced lower average light intensity values, but theinterference fringes derived from the Kapton tapewere severely affected and interference fringes could

Fig. 2 Light intensity modulation before and after field
electron emission5.Conclusions and future issues

The performance of the MgO coating on the CFRP
sample was improved, but the time until electron
emission occurred was prolonged and reducing thistime was a new issue to be addressed.
In optical tests, the reduction of interference fringes
could not be achieved due to system modifications. In
addition, the optical intensity-voltage conversion was
not satisfactory, so in addition to reducing interference
fringes, future work is needed to properly calibrate thesystem and determine the surface potential distribution.
For the full text, please contact
cho.mengu801@mail.kyutech.jp .

3.2.2 M-CFRP サンプル

目次
第 1 章 序論

3.3 電子放出閾値電圧の測定結果

1.1 はじめに3.4 サンプル表面電位の光学測定試験

1.2 研究背景

3.4.1 紫外線照射による帯電試験

1.3 研究動向

3.4.2 電子ビームによる帯電試験

1.3.1 帯電抑制方法
1.4 研究目的
第 2 章 実験手法
2.1 原理3.4.3 紫外線照射による校正試験
第 4 章 考察
4.1

コーティングによる CFRP サンプルの性能の比較

2.1.1 宇宙環境

4.2 電子放出閾値の測定

2.1.2 衛星の帯電放電現象

4.3

2.1.3 ELF の電界電子放出

果の比較

2.1.4 偏光4.4 校正曲線の導出と電圧変換

2.1.5 ポッケルス効果

4.5

2.1.6 光強度の表面分布の比較

2.1.7 偏光性
2.2 システム

ビームエキスパンダーと凹凸レンズの結電子線試験における電界電子放出前後で第 5 章 結論
第 6 章 今後の展望

2.2.1 真空チャンバー

第 7 章 謝辞

2.2.2 紫外線・電子銃照射機器

第 8 章 参考文献

2.2.3 電流計測機器
2.2.4 光学測定機器
2.2.5 QCM
2.3 サンプル
2.3.1 CFRP サンプル
2.3.2

MgO コーティング CFRP サンプル

（M-CFRP サンプル）
2.3.3 BSO 結晶
2.4 実験手法
2.4.1 サンプル帯電・放電観測試験
2.4.2 サンプル表面電位の光学測定試験
2.4.3 CFRP サンプルへの MgO コーティング
第 3 章 実験結果
3.1 紫外線試験におけるサンプル帯電・放電観測結果
3.1.1 CFRP サンプルの紫外線試験結果
3.1.2 M-CFRP サンプルの紫外線試験結果
3.2 電子線試験におけるサンプル帯電・放電観測結果
3.2.1 CFRP サンプル