DE10153723A1 - Plasmabeschleuniger-Anordnung - Google Patents

Abstract

Für eine Plasmabeschleuniger-Anordnung wird ein mehrstufiger Aufbau mit wenigstens einer Zwischenelektrode zwischen einer Plasmakammer zwischen sich einschließenden Elektroden beschrieben, bei welchen durch eine ungleichmäßige Potentialaufteilung auf die durch die mehreren Elektroden gebildeten Potentialstufen mit hoher Potentialdifferenz der letzten Stufe beim Austritt des Plasmastrahls und durch eine besondere Gestaltung eines die Plasmakammer in dieser letzten Stufe durchsetzenden Magnetfelds ein besonders guter Wirkungsgrad errreicht wird.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Plasmabeschleuniger-Anordnung
• Plasmabeschleuniger-Anordnungen dienen beispielsweise als Antriebe für Raumflugkörper. Dabei wird in einer Plasmakammer ein Arbeitsgas ionisiert und die Ionen werden in einem elektrostatischen Feld beschleunigt und mittels zugeführter Elektronen als neutralisierter Plasmastrahl ausgestossen.
• Die gebräuchlichste Ausführungsart solcher Plasmabeschleuniger- Anordnungen ist der sogenannte Hall-Thruster, dessen ringförmige Plasma- Kammer von einem im wesentlichen radialen statischen Magnetfeld durchsetzt ist. Solche Hall-Thruster sind beispielsweise bekannt aus der EP 0541309 A1 oder der US 5847493.
• Bei diesen Hall-Thrustern emittiert eine auf der Seite des Strahlaustritts der Plasmakammer außerhalb dieser und seitlich gegen diesen versetzt angeordnete Elektronenquelle einen Elektronenstrom, welcher teilweise unter dem Einfluss des elektrischen Feldes zwischen Elektronenquelle und am Boden der Plasmakammer angeordneter Anode als Ionisationselektronen in die Plasmakammer geleitet und teilweise als Neutralisationselektronen von aus der Kammer austretenden Ionen mitgetragen werden. Die Ionisationselektronen werden in der Plasmakammer unter dem Einfluß des Magnetfelds umgelenkt und bilden ringförmige Driftströme, wodurch die Verweildauer und die Ionisationswirkung auf in die Plasmakammer eingeleitetes Arbeitsgas wesentlich erhöht wird.
• DE-AS 12 22 589 zeigt eine Plasmabeschleuniger-Anordnung, bei welcher in einer durch eine Anode und eine Kathode längsbegrenzten Plasmakammer durch ein elektrostatisches Feld zwischen Anode und Kathode eine Bogenentladung gezündet wird. Die dabei entstehenden Ionen werden durch eine außerhalb der Plasmakammer und von dieser durch eine isolierte Elektrode getrennt angeordnete ringförmige Ionen-Beschleunigungselektrode abgezogen und beschleunigt ausgestoßen. Ein von der Kathodenseite auf der Mittelachse der Anordnung zugeführter energiereicher gebündelter Elektronenstrahl läuft durch die Plasmakammer und tritt mit den Elektronen des Elektronenstrahls durch die Beschleunigungselektrode aus und neutralisiert den Ionenstrahl. Die bei der Bogenentladung entstehenden Elektronen und die durch Stoßvorgänge abgebremsten Elektronen des zugeführten Strahls führen eine oszillierende Bewegung zwischen der Ionen-Beschleunigungselektrode und der Kathode aus. Ein zur Längsachse paralleles magnetisches Kollimatorfeld bündelt die Teilchenströme um die Mittelachse. An die Beschleunigungselektrode können sich weitere elektrostatische Beschleunigungsstufen mit magnetischer Bündelung anschließen.
• In Patent Abstracts of Japan ist ein Plasmabeschleuniger beschrieben, welcher nacheinander eine Plasma-Generatorkammer und eine Plasma- Beschleunigerkammer aufweist, durch welche jeweils Arbeitsgas durchgeleitet ist. Eine Spulanordnung erzeugt ein strahlparalleles magnetisches Feld. In beiden Kammern sind aufeinanderfolgend mehrere den Strahl umfassende Stabilisierungselektroden angeordnet.
• Aus der DE 198 28 704 A1 ist eine Plasmabeschleuniger-Anordnung bekannt, bei welcher ein energiereicher gebündelter Elektronenstrahl in eine von einer Anode und einer Endelektrode in Längsrichtung begrenzte Plasmakammer eingeleitet und längs der Mittelachse durch eine Magnetanordnung geführt wird. In Längsrichtung zwischen Anode und Endelektrode sind mehrere Zwischenelektroden vorgesehen, welche die Potentialdifferenz zwischen Anode und Endelektrode in mehrere Stufen unterteilen. Die Magnetanordnung zeigt die Besonderheit, dass das von ihr in der Plasmakammer erzeugte Magnetfeld in Längsrichtung periodisch die Polarität wechselt und in Längsrichtung alternierend Feldabschnitte erster Art und zweiter Art auftreten, wobei in den Abschnitten erster Art die Feldlinien überwiegend radial, d. h. senkrecht zur Längsrichtung, und in den Abschnitten zweiter Art die Feldlinien überwiegend achsial, d. h. parallel zur Längsrichtung verlaufen. Die Abschnitte erster Art liegen vorzugsweise zwischen zwei in Längsrichtung aufeinanderfolgenden Elektroden und bilden Barrieren für zur Anode hin beschleunigte Elektronen. Eine derart mehrstufig mit den Elektronenbarrieren aufgebaute Anordnung ermöglicht eine Steigerung des Wirkungsgrads des Plasmabeschleunigers.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige Plasmabeschleuniger-Anordnung weiter zu verbessern.
• Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 beschrieben. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.
• Durch die erfindungsgemäße Stufung der über die Länge der Plasmakammer anstehenden Potentialdifferenz in eine ausgangsseitige letzte Potentialstufe mit relativ hoher und eine oder mehrere anodenseitige Potentialstufen mit demgegenüber kleiner Potentialdifferenz in in den Ansprüchen und nachfolgend noch präziser angegebenen Verhältnissen steht in der Beschleunigungsstufe und damit an einer Position, wo die Ionenkonzentration durch Ionisation der vorhergehenden Stufen bereits hoch ist, eine hohe Potentialdifferenz zur Beschleunigung der Ionen auf eine große Geschwindigkeit und damit großem Impuls zur Verfügung, wogegen die demgegenüber geringe Potentialdifferenz der vorangehenden Stufen besonders günstig für die Ionisation des Arbeitsgases ist. Zugleich steht aber auch die Beschleunigungsstufe für die Vervielfältigung der dort zugeführten Ionisationselektronen durch Stoßionisation und dabei entstehende Sekundärelektronen zur Verfügung.
• Mit Ionisationselektronen seien dabei und im folgenden die Elektronen verstanden, welche in dem elektrostatischen Feld zur Anode hin beschleunigt werden und bei ihrer durch das Magnetfeld beeinflussten Bewegung positiv geladene Ionen des Arbeitsgases erzeugen. Die Bezeichnung Ionisationselektronen grenzt diese Elektronen zugleich von den als Neutralisationselektronen bezeichneten Elektronen ab, welche mit dem beschleunigten Ionenstrahl nach außen abgegeben werden und einen ladungsneutralen Plasmastrahl gewährleisten. Ionisationselektronen und Neutralisationselektronen können, zumindest teilweise, derselben Elektronenquelle entstammen.
• Als letzte oder austrittsseitige Potentialstufe sei der Abschnitt zwischen einer beim Austritt des Plasmastrahls aus der Plasmakammer angeordneten Endelektrode und einer dieser in Richtung zur Anode nächsten Zwischenelektrode bezeichnet. Die in dieser Potentialstufe auftretende Potentialdifferenz zwischen der Endelektrode und der nächsten Zwischenelektrode ist als letzte Potentialdifferenz bezeichnet.
• Von besonderer Bedeutung in Verbindung mit der großen Potentialdifferenz der austrittsseitigen letzten Potentialstufe ist das in der Plasmakammer bestehende Magnetfeld mit dem Magnetfeldabschnitt in der letzten Potentialstufe, vorzugsweise in Form einer in Längsrichtung alternierenden Folge von Abschnitten erster Art mit überwiegend radial, d. h. senkrecht zur Längsrichtung der Plasmakammer verlaufenden Feldlinien und Abschnitten zweiter Art mit überwiegend achsialen, d. h. parallel zur Längsrichtung der Plasmakammer verlaufenden Feldlinien.
• Insbesondere in der letzten Potentialstufe verhindert ein Magnetfeldabschnitt erster Art, dass die der letzten Potentialstufe zugeführten Ionisationselektronen hoch beschleunigt werden und unter Verlust der dabei aufgenommenen Energie auf eine der nächsten Elektroden aufschlagen. Vielmehr bildet ein Magnetfeldabschnitt erster Art eine Barriere für die im elektrostatischen Feld beschleunigten Elektronen, indem diese auf Driftbahnen mit überwiegend quer zur Längsrichtung verlaufender Bewegungskomponente gezwungen werden und die Energie aus dem elektrostatischen Feld schrittweise durch Stoßionisation abbauen bis sie die Barriere überwinden. Dabei ergibt sich auch bereits in der dem Plasmastrahlaustritt nächsten, als letzte Stufe bezeichneten Potentialstufe ein hoher Vervielfältigungsfaktor der Ionisationselektronen, so dass bereits die letzte Potentialstufe eine hohe Zahl von Elektronen an die vorletzte Potentialstufe übergibt.
• Der Magnetfeldabschnitt erster Art in der letzten Potentialstufe liegt dabei vorteilhafterweise zwischen den die letzte Stufe bildenden Elektroden, insbesondere in einem Bereich, wo das elektrostatische Feld im wesentlichen achsial verläuft und hohe Werte aufweist. Die Ionen werden durch das magnetische Feld nicht nennenswert in ihrer Bewegung beeinflusst und durch das elektrostatische Feld der letzten Potentialstufe achsial hoch beschleunigt, wobei durch die erfindungsgemäße starke Ungleichheit der Potentialstufen die hohe Beschleunigung im Längsverlauf der Plasmakammer vorteilhafterweise erst in einem Bereich einsetzt, in welchem der Ionisationsgrad des Arbeitsgases sehr hoch ist, so dass die letzte Potentialstufe, die fast die gesamte Potentialdifferenz der Anordnung umfasst, im wesentlichen für alle Arbeitsgasionen zur Beschleunigung ausgenutzt werden kann.
• Die letzte Potentialdifferenz beträgt vorteilhafterweise wenigstens das 4-fache, insbesondere wenigstens das 10-fache der ersten Potentialdifferenz, d. h. der Potentialdifferenz zwischen der dem Plasmaaustritt abgewandten Elektrode und der dieser in Richtung des Plasmaaustritts nächsten Zwischenelektrode. Der Abschnitt zwischen Anode und der dieser nächsten Zwischenelektrode sei als erste Potentialstufe bezeichnet.
• Bei mehr als einer Zwischenelektrode zwischen Anode und Endelektrode treten entsprechend weitere Zwischenpotentialstufen zwischen aufeinanderfolgenden Zwischenelektroden auf. Die Potentialdifferenz der letzten Potentialstufe beträgt dann vorteilhafterweise wenigstens das 4-fache, insbesondere wenigstens das 10-fache der größten Potentialdifferenz der übrigen Potentialstufen.
• Die letzte Potentialdifferenz ist vorteilhafterweise größer als die Summe der übrigen Potentialdifferenzen und beträgt vorzugsweise wenigstens das 2-fache, insbesondere wenigstens das 4-fache der Summe der übrigen Potentialdifferenzen.
• Die Endelektrode kann gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform durch eine die Plasmakammer beim Austritt des Plasmastrahls umgebende und/oder seitlich begrenzende Elektrode gebildet sein. In anderer vorteilhafter Ausführungsform kann die Endelektrode auch beim Plasmastrahlaustritt außerhalb der Plasmakammer, insbesondere auch nach Art der Kathoden der Hall-Thruster-Anordnungen seitlich versetzt angeordnet sein.
• Die die Ionisation einleitenden Ionisationselektronen können der letzten Potentialstufe in an sich bekannter Weise zugeführt sein. Beispielsweise kann ein beschleunigter Elektronenstrahl von der Anodenseite der Plasmakammer in diese eingeführt werden und durch die Magnetfeldanordnung in Längsrichtung zentral geführt sein. Die Elektronen des Elektronenstrahls ES werden in dem elektrischen Feld abgebremst. Ein Teil der Elektronen des Elektronenstrahls wird am Ende der letzten Potentialstufe umgelenkt und als Ionisationselektronen zur Anode hin beschleunigt. Ein anderer Teil der Elektronen des Elektronenstrahls tritt mit den Arbeitsgas-Ionen als elektrisch neutraler Plasmastrahl aus der Kammer aus. In anderer, den Hall-Thrustern ähnlicher Weise ist eine Elektronenquelle beim Austritt des Plasmastrahls außerhalb der Plasmakammer seitlich versetzt angeordnet und emittiert einen Elektronenstrom, welcher zum Teil als Ionisationselektronen durch den Plasmastrahlaustritt in die Plasmakammer geleitet wird und zu einem anderen Teil durch Raumladungseffekte eines nicht neutralisierten Ionenstroms mitgetragen wird und die Ausgabe eines elektrisch neutralen Plasmastrahls bewirkt. In wieder anderer Ausführung kann beim Austritt des Plasmastrahls aus der Plasmakammer eine Elektrode vorgesehen sein, welche einem Randbereich des Plasmastrahls ausgesetzt ist. Die an dieser Position bereits hoch beschleunigten Ionen setzen beim Auftreffen auf diese Elektrode einen Elektronenschauer frei, welcher wieder teilweise als Ionisationselektronen in Anodenrichtung beschleunigt und teilweise zur Neutralisierung des Plasmastrahls mitgetragen wird. Zur Erzeugung eines anfänglichen Ionenstroms kann, z. B. durch kurzes Erhöhen des Gasdrucks und/oder der Potentialdifferenz der letzten Potentialstufe eine Gasentladung gezündet werden. Ein Start kann aber auch allein durch spontane Ionisation, z. B. durch hochenergetische Höhenstrahlung erfolgen. Die verschiedenen Arten von Elektronenquellen können auch kombiniert realisiert sein.
• Die Erfindung ist nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Abbildungen noch eingehend veranschaulicht. Dabei zeigt
• Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Plasmakammer,
• Fig. 2 eine Anordnung mit außenliegender Elektronenquelle,
• Fig. 3 eine Anordnung mit ionenbeaufschlagter Elektrode als Elektronenquelle.
• Bei der in Fig. 1 skizzierten Plasmabeschleuniger-Anordnung ist eine Plasmakammer PK im wesentlichen kreiszylindrisch um eine Längsachse LA aufgebaut. Die Plasmakammer ist von mehreren, in Längsrichtung LR beabstandet aufeinanderfolgenden, vorzugsweise kreisringförmigen Elektroden EA, EZ1, EZ2, EE auf verschiedenen Potentialen umgeben. Der Plasmakammer ist ein Arbeitsgas AG, insbesondere Xenon, zugeführt.
• Ein eng gebündelter, hoch beschleunigter Elektronenstrahl ES aus einer nicht eingezeichneten Strahlquelle ist auf der Längsachse von Seiten der ersten, auch als Anode bezeichneten Elektrode EA, in die Plasmakammer geleitet und durch das Magnetfeld MF einer die Plasmakammer umgebenden Magnetanordnung auf der Längsachse LA zentral geführt.
• Der Potentialverlauf über die verschiedenen Potentiale der getrennten Elektroden ist in Längsrichtung LR monoton und so gerichtet, dass die Elektronen des Elektronenstrahls entlang ihres Wegs durch die Plasmakammer abgebremst und in der Plasmakammer erzeugte positiv geladene Ionen des Arbeitsgases in Richtung der Endelektrode EE, welche als letzte Elektrode der Reihe am Strahlaustritt SA der Plasmakammer angeordnet ist, beschleunigt werden. Ionen und Elektronen NE verlassen die Plasmakammer am Strahlaustritt als elektrisch neutraler Plasmastrahl PB.
• Die Magnetanordnung ist schematisch repräsentiert durch mehrere, die Plasmakammer umgebende Magnetringe MR, welche in Längsrichtung aufeinanderfolgend alternierend entgegengesetzt gepolt sind.
• Eine solche Magnetanordnung erzeugt in der Plasmakammer ein Magnetfeld, welches in Längsrichtung an Positionen zwischen aufeinanderfolgenden Magnetringen Abschnitte MA1A, MA1Z, MA1E erster Art aufweist, in welchen das Magnetfeld MF überwiegend radial gerichtet ist.
• Die Magnetfeldabschnitte erster Art bilden Elektronen-Barrieren in den durch je zwei aufeinanderfolgende Elektroden gebildeten Potentialstufen mit einer ersten Potentialdifferenz PDA für die erste, anodenseitige Potentialstufe zwischen der Anode EA und der ersten Zwischenelektrode EZ1, einer Zwischenpotentialdifferenz PDZ für eine Zwischenstufe zwischen erster (EZ1) und zweiter (EZ2) Zwischenelektrode und einer letzten, austrittsseitigen Potentialdifferenz PDE für die letzte Potentialstufe zwischen zweiter Zwischenelektrode EZ2 und Endelektrode EE, indem von der Längsachse beabstandete, im elektrostatischen Feld EF der Elektrodenanordnung beschleunigte Elektronen durch das Magnetfeld umgelenkt und lange in einer Stufe gehalten werden. Hierdurch wird die Wahrscheinlichkeit der ionisierenden Wechselwirkung mit dem Arbeitsgas und damit auch das Maß der Vervielfältigung der Elektronen durch die bei der Ionisation freigesetzten Sekundärelektronen stark erhöht.
• Erfindungsgemäß beträgt die Potentialdifferenz PDE der letzten Potentialstufe wenigstens das 4-fache, insbesondere wenigstens das 10-fache der Potentialdifferenz PDA der ersten Potentialstufe bzw. bei mehr als zwei Potentialstufen wenigstens das 4-fache, insbesondere wenigstens das 10-fache der größten der Potentialdifferenzen PDA, PDZ der übrigen Potentialstufen. Diese Potentialdifferenzen PDA, PDZ der übrigen Potentialstufen vorteilhafterweise geringer als die letzte Potentialdifferenz PDE und beträgt vorzugsweise maximal 50% insbesondere maximal 25% der letzten Potentialdifferenz PDE. Beispielsweise kann PDA = 50 V, PDZ = 50 V und PDE = 900 V gewählt sein.
• Die Anzahl von zur Ionisation geeigneten Elektronen steigt durch den Vervielfältigungsfaktor von Stufe zu Stufe von der letzten Potentialstufe zur ersten Potentialstufe steil an. Der Hauptanteil der Ionisation des Arbeitsgases liegt daher in den Potentialstufen PDA und PDZ. Durch den Magnetfeldabschnitt MA1E erster Art in der letzten Potentialstufe werden aber in dieser Stufe im eingeleiteten Elektronenstrahl starke abgebremste Elektronen lange in dieser Stufe gehalten und erzeugen dadurch bereits eine hohe Zahl von Sekundärelektronen, welche an die in Richtung zur Anode nächstfolgende Stufe übergeben werden. Zugleich hat die Konzentration der in Richtung von der Anode EA zur Endelektrode EE beschleunigten Ionen beim Eintritt in die letzte Potentialstufe ihr Maximum annähernd erreicht, so dass die hohe Potentialdifferenz dieser letzten Potentialstufe im wesentlichen für den gesamten Ionenstrom als Beschleunigungspotential zur Verfügung steht.
• Die Kombination der hohen letzten Potentialdifferenz PDE und des Magnetfeldabschnitts MA1E in der letzten Potentialstufe führt damit zu einem besonders guten Wirkungsgrad der Plasmabeschleuniger-Anordnung.
• Die übrigen Potentialstufen weisen vorteilhafterweise gleichfalls Magnetfeldabschnitte MA1A, MA1Z erster Art auf, welche sich in Längsrichtung aufeinanderfolgend mit Magnetfeldabschnitten MA2 zweiter Art abwechseln, in welchen das Magnetfeld in der Plasmakammer überwiegend achsial, d. h. parallel zur Längsrichtung verläuft. Ein besonders hoher Ionisationsanteil wird in der ersten Potentialstufe erreicht.
• In den Abbildungen sind zur besseren Differenzierung Magnetfeldabschnitte erster und zweiter Art durch Übergangsabschnitte beabstandet eingezeichnet.
• Durch den zur Längsachse hin divergierenden Verlauf des Magnetfelds in den Abschnitten erster Art und den überwiegend achsialen Verlauf in den Abschnitten zweiter Art werden die Elektronen weitgehend von den seitlichen Elektroden ferngehalten und bleiben als Ionisationselektronen erhalten.
• Während bei der in Fig. 1 skizzierten Anordnung die anfänglichen Ionisationselektronen IE in der letzten Potentialstufe dadurch gewonnen werden, dass ein Teil der Elektronen des eingeleiteten Elektronenstrahls das Potential der Endelektrode nicht überwindet und aus dem Elektronenstrahl abgezweigt und in Gegenrichtung beschleunigt wird, sieht eine in Fig. 2 für den Bereich des Plasmastrahl-Austritts SA skizzierte Ausführungsform eine nach Art der Hall-Thruster außerhalb der Plasmakammer PKT angeordnete Kathode als Elektronenquelle QE vor, deren emittierter Elektronenstrom zu einem ersten Anteil als Ionisationselektronen IE durch den Strahlaustritt SA in die Plasmakammer geleitet ist und zu einem anderen Anteil als Neutralisationselektronen NE von dem Plasmastrahl PB mitgetragen wird. Die Endelektrode kann bei einer solchen Anordnung durch diese Kathode gebildet sein, so dass die letzte Potentialstufe zwischen Kathode EQ und austrittsnächster Zwischenelektrode gebildet ist.
• In der Plasmakammer liegt wiederum zwischen Strahlaustritt SA und Zwischenelektrode EZ2 ein Magnetfeldabschnitt MA1E erster Art mit der beschriebenen Wirkungsweise auf die von der Kathode EQ in Richtung der Zwischenelektrode beschleunigten Ionisationselektronen vor. Die Plasmakammer ist im Beispiel nach Fig. 2 abweichend von Fig. 1 in an sich gebräuchlicher Ausführung als ringförmig um eine Längsachse LAT angenommen. Die Magnetanordnung enthält dann radial mit gleicher Polung gegenüberstehend innere und äußere Magnetringe MRI bzw. MRA.
• Eine weitere Möglichkeit zur Erzeugung von Ionisationselektronen in der letzten Potentialstufe ist in Fig. 3 skizziert. Hierbei ist die Endelektrode EEB dem Beschuss durch Ionen aus einem Randbereich RP des Plasmastrahls ausgesetzt. Auf die Endelektrode aufschlagende Ionen setzen Elektronenschauer frei, welche teilweise als Ionisationselektronen IE zur Zwischenelektrode EZ2 hin beschleunigt werden und teilweise auch als Neutralisationselektronenstrom NE von dem Plasmastrahl mitgetragen werden. Die Endelektrode EEB besteht vorteilhafterweise aus dem Ionenbeschuss widerstehendem Material mit hohem Sekundärelektronenemissionskoeffizient. Zwischen Endelektrode EE4 und Zwischenelektrode EZ2 ist wiederum der Magnetfeldabschnitt MA1E vorgesehen, ohne dass hier der Feldverlauf explizit eingezeichnet ist.
• Die vorstehend und in den Ansprüchen angegebenen sowie die den Zeichnungen entnehmbaren Merkmale sind sowohl einzeln als auch in verschiedenenen Kombinationen vorteilhaft realisierbar. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen fachmännischen Könnens in mancherlei Weise abwandelbar.

Claims (9)

1. Plasmabeschleuniger-Anordnung mit einer Plasmakammer (PK) zwischen einer Anode (EA) und einer in Längsrichtung (LR) der Plasmakammer von der Anode beabstandeten Endelektrode (EE) beim Austritt (SA) des Plasmastrahls (PB) aus der Plasmakammer, sowie mit einer oder mehreren in Längsrichtung zwischen Anode und Endelektrode angeordneten und elektrisch auf Zwischenpotentialen liegenden Zwischenelektroden (EZ1, EZ2) und mit einer Magnetanordnung, die ein Magnetfeld (MF) in der Plasmakammer erzeugt, welches in einem in Längsrichtung (LR) die Endelektrode (EE) und die dieser nächste Zwischenelektrode (EZ2) umfassenden Bereich einen Magnetfeldabschnitt (MA1E) erster Art überwiegend senkrecht zur Längsrichtung und in dem Magnetfeldabschnitt erster Art in Längsrichtung beidseitig benachbarten Magnetfeldabschnitten zweiter Art überwiegend parallel zur Längsrichtung verläuft, wobei eine letzte Potentialdifferenz (PDE) zwischen der Endelektrode (EE) und der dieser nächsten Zwischenelektrode (EZ2) wenigstens das 4-fache einer ersten Potentialdifferenz (PDA) zwischen der Anode (EA) und der dieser nächsten Zwischenelektrode beträgt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Zwischenelektroden (EZ1, EZ2) vorhanden sind und die letzte Potentialdifferenz (PDE) wenigstens das 4-fache der größten der übrigen Potentialdifferenzen (PDA, PDZ) zwischen jeweils in Längsrichtung aufeinanderfolgenden Elektroden beträgt.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der außer der letzten Potentialdifferenz (PDE) anderen Potentialdifferenzen (PDA, PDZ) nicht größer als die letzte Potentialdifferenz, vorzugsweise nicht größer als 50%, insbesondere nicht größer als 25% der letzten Potentialdifferenz ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Plasmakammer (PK) von der Seite der Endelektrode (EE) her Ionisationselektronen (IE) zugeführt sind.

5. Anordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine auf der Seite des Plasmastrahlaustritts außerhalb der Plasmakammer angeordnete Elektronenquelle (QE).

6. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil (RP)des Plasmastrahls am Austritt aus der Plasmakammer auf die Endelektrode (EEB) geleitet ist und diese dabei Ionisationselektronen (IE) freisetzt.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Plasmakammer (PK) von der Seite der Anode (EA) ein gebündelter, beschleunigter Elektronenstrahl (ES) zugeführt ist.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldabschnitt (MA1E) erster Art in Längsrichtung zwischen Endelektrode (EE) und erster Zwischenelektrode (EZ2) liegt.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Magnetfeldabschnitte erster Art (MA1A, MA1Z, MA1E) alternierend mit Magnetfeldabschnitten zweiter Art (MA2) in Längsrichtung (LR) aufeinanderfolgen.