The ion acceleration process in Bipolar High Power Impulse Magnetron Sputteringis investigated for use in a novel space propulsion system - the BP-HiPIMS thruster.The interest for BP-HiPIMS has recently been growing within the area of thin filmdeposition due to the theorised acceleration of target ions caused by the reversedpulse following the regular HiPIMS pulse. This same acceleration could be usedto produce thrust in a space propulsion system, where the lack of physical gridsand temporal separation of ionisation and acceleration are attractive benefits of thesuggested system. In this paper the physical processes and parameters of importanceare experimentally investigated to gain understanding of the ion acceleration processwith the goal of verifying the theory of BP-HiPIMS thusters.Through plasma potential measurements a beneficial potential structure between themagnetic trap and bulk of the plasma which could potentially accelerate ions is foundat certain discharge conditions and some acceleration of ions is confirmed in massspectrometer measurements. The results are promising for a thruster application butfurther research is needed to evaluate the viability of the proposed system. / Jonaccelerationsprocessen i Bipolar High Power Impulse Magnetron Sputteringundersöks för användning i ett nytt framdrivningssystem för rymdfarkoster: BPHiPIMSthrusters. Intresset för BP-HiPIMS har ökat den senaste tiden inomtunnfilmsfysiken på grund av accelerationen av “target” joner som tros accelererasav den bipolära pulsen som följer den vanliga HiPIMS pulsen. Denna accelerationskulle också kunna användas för att skapa en framdrivande kraft som kan användassom motor på rymdfarkoster, där saknaden av accelererande galler och separationav jonisering och acceleration i tiden är attraktiva fördelar av det föreslagnasystemet. I denna rapport undersöks den fysikaliska processen och viktiga parametrarexperimentellt för att få en förståelse för jonaccelerationsprocessen med målet attverifiera teorin bakom “BP-HiPIMS thrusters”.Genom plasmapotentialmätningar kan en gynnsam potentialstruktur, mellan denmagnetiska fällan nära magnetronen och volymenutanför, som potentiellt kan accelerera joner uppmätas under vissa förhållanden, däracceleration av joner bekräftas av masspektrometri. Resultaten är lovande för ettelektriskt rymdframdrivningssystem, men ytterligare forskning krävs för att evaluerakonkurrenskraften av det föreslagna systemet.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-285542 |
| Date | January 2020 |
| Creators | Mainwaring, David |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2020:655 |
Page generated in 0.0195 seconds