A quasi-steady, supersonic plasma flow was produced by using a magneto-plasma-dynamic arcjet (MPDA) in a divergent magnetic nozzle. The ion acoustic Mach number, Mi, evaluated by spectroscopy and Mach probe measurement, was unity in the uniform field near the MPDA and reached almost 3 in the divergent magnetic nozzle. In the case of a subsonic flow near the exit of the MPDA, a magnetic Laval nozzle was effective in converting it to a supersonic flow with Mi = 1 at the throat. We heated ions of the fast-flowing plasma by ICRF (ion-cyclotron-range of frequency) in a magnetic beach field. The increased thermal energy was converted to flow energy as it passed through the divergent magnetic nozzle in accordance with the constant magnetic moment. We were able to successfully control the plasma flow with a wide range of densities for basic magnetohydrodynamic (MHD) studies and space thruster applications.
準定常的な超音速プラズマ流は、発散磁気ノズル内で磁気プラズマ動的アークジェット（MPDA）を用いて生成された。イオン音響マッハ数Miは、分光法とマッハプローブ測定によって評価され、MPDA近傍の一様磁場中では1であり、発散磁気ノズル内ではほぼ3に達した。MPDA出口近傍での亜音速流の場合、磁気ラバルノズルは、スロート部でMi = 1の超音速流に変換するのに有効であった。我々は、磁気ビーチ場内でICRF（イオンサイクロトロン周波数帯域）により高速プラズマ流のイオンを加熱した。増加した熱エネルギーは、一定の磁気モーメントに従って発散磁気ノズルを通過する際に流れのエネルギーに変換された。我々は、基礎的な磁気流体力学（MHD）研究および宇宙スラスタ応用のために、広範囲の密度を持つプラズマ流を首尾よく制御することができた。