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Direct-current current transformer for the measurement of an electric propulsion ion beam

Volkmar, Chris und Geile, Christopher und Neumann, Andreas und Hannemann, Klaus (2019) Direct-current current transformer for the measurement of an electric propulsion ion beam. Review of Scientific Instruments, 90 (3), 033303. American Institute of Physics (AIP). doi: 10.1063/1.5087804. ISSN 0034-6748.

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Offizielle URL: https://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.5087804

Kurzfassung

An important task in the development of electric propulsion devices is ground-based testing. In order to characterize electric thrusters, their generated ion beams are regarded as figures of merit and have to be well-known and understood. We present an approach to measure DC ion beam currents generated by electric thrusters by means of an inductive direct-current current transformer. In contrast to commonly used devices like Faraday cups, this device can measure the beam current non-intrusively by means of magnetic field coupling rather than charge collection. This paper shows the development of a prototype sensor which can measure currents in the typical range for electric thrusters with high resolution and satisfactory accuracy. A detailed SPICE model to assist during hardware development is also introduced and verified by test case measurements. The prototype has been tested and validated with a radio-frequency ion thruster. Its readout shows very good agreement with the output of an analytical model which computes a Gaussian-shaped ion beam in the far-field based on experimental input data.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/125623/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Direct-current current transformer for the measurement of an electric propulsion ion beam
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Volkmar, Chrischris.volkmar (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5038-3834NICHT SPEZIFIZIERT
Geile, Christopherchristopher.geile (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Neumann, AndreasA.Neumann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hannemann, KlausKlaus.Hannemann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:12 März 2019
Erschienen in:Review of Scientific Instruments
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:90
DOI:10.1063/1.5087804
Seitenbereich:033303
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
NICHT SPEZIFIZIERTAmerican Institute of PhysicsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:American Institute of Physics (AIP)
ISSN:0034-6748
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Ion beam measurement, direct-current current transformer, electric propulsion
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Raumtransport
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RP - Raumtransport
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Raumfahrzeugsysteme - Anlagen u. Messtechnik (alt)
Standort: Göttingen
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Raumfahrzeuge, GO
Hinterlegt von: Volkmar, Dr. Chris
Hinterlegt am:13 Apr 2019 15:03
Letzte Änderung:22 Nov 2023 06:52

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