本論文中所發展的增強型阻滯電位分析儀將安裝於成?大學研製之探空火箭上，為「中氣層與電離層電漿探索儀器組」(MIPEX)的其中一組感測器。MIPEX之科學目標是透過現地量測，分析中氣層與低電離層的環境電漿參數，包括電子與離子之速度、溫度與能量分布等，了解其動態過程。 增強型阻滯電位分析儀是在傳統阻滯電位分析儀為基礎的創新設計。阻滯電位分析儀廣泛地運用在太空電漿現地量測中，透過量測離子能量分布可分別獲得飛行方向離子飄移速度、密度及溫度。使用電子倍增管取代傳統的金屬集極，增強型阻滯電位分析儀可有效增加其量測動態範圍、訊噪比及頻率響應，以滿足此次探空火箭任務的科學需求。儀器設計原理、電路結構、離子入射軌跡之理論模擬及飛行體在實驗中的測試結果將在本論文中探討。 在實際測量中，離子入射軌跡易受儀器內電位分布影響，為了瞭解並估計其誤差貢獻，使用SIMION軟體來檢驗由增強型阻滯電位分析儀結構所造成的牆壁效應和網格電位溢出效應，發現造成最大的誤差大約為7%，而最主要造成此誤差的原因是，由於網格電位溢出效應所造成的電流-電壓曲線偏移。因此，為了降低結構所造成的誤差，增強型阻滯電位分析儀飛行體設計使用較大的口徑。 經由太空電漿實驗腔實驗，可以驗證電子倍增管增益及動態範圍。在實際實驗中，金屬電極上很容易附著汙染層，造成電位改變，進而影響實驗結果。為了移除電極汙染效應，篩選離子能量時，IRPA使用脈衝三角波作以掃描電壓。從實驗結果可知，藉由使用脈衝三角波，其有著時變的高電壓及維持0V的低電壓，電極汙染所造成的阻抗效應和電位偏移效應均可被移除。另在電漿密度為為50 cm-3 的極低電漿密度下，增強型阻滯電位分析儀的性能也在太空電漿實驗腔實驗中獲得驗證。
The Development of the Intensified Retarding Potential Analyzer (IRPA) onboard Sounding Rockets
庭州, 吳. (Author). 2019
學生論文: Doctoral Thesis