DE102013217059B3 - Electric engine and method of operation - Google Patents

Electric engine and method of operation Download PDF

Info

Publication number
DE102013217059B3
DE102013217059B3 DE102013217059.9A DE102013217059A DE102013217059B3 DE 102013217059 B3 DE102013217059 B3 DE 102013217059B3 DE 102013217059 A DE102013217059 A DE 102013217059A DE 102013217059 B3 DE102013217059 B3 DE 102013217059B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
acceleration
separation chamber
chamber
recombination
ion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102013217059.9A
Other languages
German (de)
Inventor
Patentinhaber gleich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE102013217059.9A priority Critical patent/DE102013217059B3/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102013217059B3 publication Critical patent/DE102013217059B3/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03HPRODUCING A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03H1/00Using plasma to produce a reactive propulsive thrust
    • F03H1/0006Details applicable to different types of plasma thrusters
    • F03H1/0025Neutralisers, i.e. means for keeping electrical neutrality

Abstract

Elektrisches Triebwerk (1), umfassend: – eine Trennkammer (4), der ein Plasma (P) aus einer Plasmaquelle zuführbar ist, – eine in einer Beschleunigungsrichtung (B) des Plasmas (P) entlang einer Symmetrieachse (3) der Trennkammer (4) nachgelagerte Rekombinations-kammer (5), die durch eine Anzahl von mit Spannung beaufschlagbaren Ionenbeschleunigungsgittern (6) von der Trennkammer (4) getrennt ist, – mindestens zwei Elektronenbeschleunigungskanäle (7), die von der Symmetrieachse (3) von der Trennkammer (4) abzweigen und mittels jeweiliger mit Spannung beaufschlagbarer Ansauggitter (8) von der Trennkammer (4) getrennt sind, – jeweils eine in den Elektronenbeschleunigungskanälen (7) angeordnete mit Spannung beaufschlagbare Umlenkeinheit (9), die zur Umlenkung von aus der Trennkammer (4) separierten Elektronen als Elektronenstrahl (E) in die Rekombinationskammer (5) ausgebildet ist, wobei zwischen den Elektronenbeschleunigungskanälen (7) und der Rekombinationskammer (5) jeweils eine Anzahl von mit Spannung beaufschlagbaren Beschleunigungsgittern (10) angeordnet ist.Electric engine (1), comprising: - a separation chamber (4) to which a plasma (P) can be fed from a plasma source, - one in an acceleration direction (B) of the plasma (P) along an axis of symmetry (3) of the separation chamber (4 ) downstream recombination chamber (5) which is separated from the separation chamber (4) by a number of ion acceleration grids (6) that can be charged with voltage, - at least two electron acceleration channels (7) which are separated from the axis of symmetry (3) from the separation chamber (4 ) and are separated from the separating chamber (4) by means of suction grids (8) that can be charged with voltage, - each a deflecting unit (9) which is arranged in the electron acceleration channels (7) and can be charged with voltage and which separates from the separating chamber (4) for deflecting Electrons is formed as an electron beam (E) in the recombination chamber (5), with a number between the electron acceleration channels (7) and the recombination chamber (5) is arranged by accelerating grids (10) which can be charged with voltage.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Triebwerk, insbesondere zum Einsatz im Vakuum oder unter Niederdruckbedingungen und ein Verfahren zu dessen Betrieb. The invention relates to an electric engine, in particular for use in a vacuum or under low pressure conditions and a method for its operation.

In der Raumfahrt sind elektrische Triebwerke bekannt. Gegenüber konventionellen chemischen Raketentriebwerken weisen sie einen bedeutend geringeren Schub auf, benötigen jedoch nur eine geringe Stützmasse, aus der Plasma gewonnen wird, während Raketentriebwerke eine große Menge Stützmasse in Form von Brennstoff und Oxidans benötigen. In space, electric engines are known. Compared to conventional chemical rocket engines, they have a significantly lower thrust, but require only a small support mass, is obtained from the plasma, while rocket engines need a large amount of support material in the form of fuel and oxidant.

Aus der WO 2011/088335 A1 ist eine elektrische Antriebsmaschine mit einem Ionenantrieb bekannt. From the WO 2011/088335 A1 is known an electric drive machine with an ion drive.

Die US 4 937 456 A offenbart ein Ionentriebwerk zur Beschleunigung positiv geladener Ionen, die durch die Kollision von freien Elektronen mit Gasatomen erzeugt wurden. Das Ionentriebwerk umfasst einen Kathodenraum und eine Ionisationskammer. Die Außenfläche eines Emitter-Rohres ist mit einem dielektrischen Material beschichtet, um das Emitter-Rohr vor Erosion durch Sputtern zu schützen. Eine Vielzahl von Stabmagneten sind voneinander beabstandet in einer kreisförmigen Anordnung um die Kathodenkammer vorgesehen, wobei eine Polfläche jedes der Magneten tangential mit Wandabschnitten der Ionisationskammer ausgerichtet ist. Die Stabmagnete definieren somit einen Zaun, wobei das Magnetfeld zwischen benachbarten Stabmagneten verwendet wird, um die mittlere Weglänge eines in die Ionisationskammer eintretenden Elektrons auszudehnen, wodurch die Wahrscheinlichkeit verbessert wird, dass es ein Atom trifft, wodurch ein Ion entsteht. Eine Gitterplatte umfasst ein Beschleunigungsgitter, das an seiner inneren und äußeren Oberfläche mit einer dielektrischen Beschichtung beschichtet ist. Die innere dielektrische Beschichtung nimmt das Potential des Plasmas an und wirkt so als Schirmgitter, während die äußere dielektrische Beschichtung das grundsätzlich neutrale Potential des Plasmastrahls annimmt, der als ein Bremsgitter wirkt. Die dielektrischen Beschichtungen auf dem Beschleunigungsgitter schützen diese vor Erosion durch Sputtern und sorgen zusammen mit der dielektrischen Beschichtung auf der Innenfläche der Ionisationskammer eine Wärmedämmung, wodurch die Betriebseffizienz des Ionentriebwerks verbessert wird. The US 4,937,456 A discloses an ion engine for accelerating positively charged ions generated by the collision of free electrons with gas atoms. The ion engine comprises a cathode compartment and an ionization chamber. The outer surface of an emitter tube is coated with a dielectric material to protect the emitter tube from erosion by sputtering. A plurality of bar magnets are spaced apart in a circular array about the cathode chamber with a pole face of each of the magnets tangentially aligned with wall sections of the ionization chamber. The bar magnets thus define a fence wherein the magnetic field between adjacent bar magnets is used to expand the mean path length of an electron entering the ionization chamber, thereby improving the likelihood that it will strike an atom, thereby forming an ion. A grid plate includes an accelerating grid coated on its inner and outer surfaces with a dielectric coating. The inner dielectric coating takes up the potential of the plasma and thus acts as a screen grid, while the outer dielectric coating assumes the basically neutral potential of the plasma jet acting as a brake grid. The dielectric coatings on the accelerating grid protect them from erosion by sputtering and, together with the dielectric coating on the inner surface of the ionization chamber, provide thermal insulation, thereby improving the operating efficiency of the ion motor.

Die US 2011/0232261 A1 offenbart einen Plasma-Antrieb, umfassend die Extraktion eines Stroms positiver Ionen. Der Plasma-Antrieb umfasst ein einzige Ionisierungsstufe; Mittel zum Einspritzen ionisierbaren Gases für die Ionisierungs-Stufe; wobei die Mittel zumindest erste Mittel zum Einspritzen eines ersten Gases und zweite Mittel zum Einspritzen eines zweiten elektronegativen Gases umfassen; Mittel zum Erzeugen eines elektrischen HF-Feldes, um zu bewirken, dass die Gase in der Ionisierungsstufe ionisieren, wobei die Mittel eine als heiße Zone bezeichnete erste Zone in der Ionisierungsstufe erzeugen. Das erste Gas wird in der ersten heißen Zone verteilt und das zweite Gas wird in einer zweiten Zone verteilt, die weniger heiß ist als die erste Zone. Erste Mittel sind zum Extrahieren eines Stroms von negativen Ionen und zweite Mittel zum Extrahieren eines Stroms von positiven Ionen vorgesehen, wobei beide mit der Ionisations-Stufe verbunden sind. Die Extraktion eines Stroms positiver Ionen und die Extraktion eines Stroms negativer Ionen erfolgt so, dass das Triebwerk elektrisch neutral ist. The US 2011/0232261 A1 discloses a plasma drive comprising the extraction of a stream of positive ions. The plasma drive comprises a single ionization stage; Means for injecting ionizable gas for the ionization stage; wherein the means comprise at least first means for injecting a first gas and second means for injecting a second electronegative gas; Means for generating an RF electric field to cause the gases to ionize in the ionization stage, the means producing a first zone, referred to as a hot zone, in the ionization stage. The first gas is distributed in the first hot zone and the second gas is distributed in a second zone which is less hot than the first zone. First means are provided for extracting a stream of negative ions and second means for extracting a stream of positive ions, both being connected to the ionization stage. The extraction of a stream of positive ions and the extraction of a stream of negative ions is carried out so that the engine is electrically neutral.

Die WO 2012/042143 A1 offenbart ein Verfahren und ein Gerät zum Formen eines Plasmastrahls. Die Qualität der elektrischen Neutralität des Plasmastrahls wird detektiert und die wechselnden Polarisationspotentiale der Extraktions- und Beschleunigungsgitter werden so eingestellt, dass der Plasmastrahl zumindest annähernd elektrisch neutral ist. The WO 2012/042143 A1 discloses a method and apparatus for shaping a plasma jet. The quality of the electrical neutrality of the plasma jet is detected and the changing polarization potentials of the extraction and acceleration gratings are adjusted so that the plasma jet is at least approximately electrically neutral.

Die US 6 724 160 B2 offenbart eine Ionenstrahl-Vorrichtung in Form einer gitterlosen Ionenquelle mit einem Heißdraht-Kathoden-Neutralisator, in dem der Heißdraht mit einem Strom von der Kathoden-Neutralisator-Heizvorrichtung erwärmt wird. Der Kathoden-Neutralisator ist mit dem negativen Anschluss der Entladungsversorgung der gitterlosen Ionenquelle verbunden. Diese Verbindung wird im Wesentlichen vom Erdpotential (dem Potential der umgebenden Vakuumkammer, die normalerweise geerdet ist) isoliert und sein Potential wird relativ zur Erde gemessen. Der Heizstrom zum Kathoden-Neutralisator wird durch Einstellen gesteuert, um dieses Potential in einem engen Betriebsbereich zu halten. Diese Steuerung kann manuell oder automatisch erfolgen. The US Pat. No. 6,724,160 B2 discloses an ion beam apparatus in the form of a gridless ion source with a hot wire cathode neutralizer in which the hot wire is heated with a current from the cathode neutralizer heater. The cathode neutralizer is connected to the negative terminal of the discharge supply of the gridless ion source. This connection is essentially isolated from the ground potential (the potential of the surrounding vacuum chamber, which is normally grounded), and its potential is measured relative to ground. The heating current to the cathode neutralizer is controlled by adjusting to keep this potential within a narrow operating range. This control can be done manually or automatically.

WO 2011/088335 A1 offenbart eine elektrische Antriebsmaschine, umfassend ein Ionentriebwerk mit einem ringförmigen Entladungskammer-Gehäuse, umfassend eine Anode mit einer großen Oberfläche. Das Ionentriebwerk umfasst eine flache, ringförmige Ionenoptik mit einem kleinen Abstand-Lücke-Verhältnis. Optional kann eine zweite elektrische Antriebsmaschine in einem zylindrischen Raum in einem Inneren des Ringraums angeordnet sein. WO 2011/088335 A1 discloses an electric drive machine comprising an ion engine having an annular discharge chamber housing comprising an anode having a large surface area. The ion engine incorporates a flat annular ion optic with a small pitch-gap ratio. Optionally, a second electric drive machine may be arranged in a cylindrical space in an interior of the annulus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes elektrisches Triebwerk und ein verbessertes Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Triebwerks anzugeben. The invention has for its object to provide an improved electric motor and an improved method for operating an electric motor.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein elektrisches Triebwerk mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7. The object is achieved by an electric engine with the features of claim 1 and by a method having the features of claim 7.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Ein erfindungsgemäßes elektrisches Triebwerk umfasst:

  • – eine Trennkammer, der ein Plasma aus einer Plasmaquelle zuführbar ist,
  • – eine in einer Beschleunigungsrichtung des Plasmas entlang einer Symmetrieachse der Trennkammer nachgelagerte Rekombinationskammer, die durch eine Anzahl von mit Spannung beaufschlagbaren Ionenbeschleunigungsgittern von der Trennkammer getrennt ist,
  • – mindestens zwei Elektronenbeschleunigungskanäle, die von der Symmetrieachse von der Trennkammer abzweigen und mittels jeweiliger mit Spannung beaufschlagbarer Ansauggitter von der Trennkammer getrennt sind,
  • – jeweils eine in den Elektronenbeschleunigungskanälen angeordnete mit Spannung beaufschlagbare Umlenkeinheit, die zur Umlenkung von aus der Trennkammer separierten Elektronen als Elektronenstrahl in die Rekombinationskammer ausgebildet ist, wobei zwischen den Elektronenbeschleunigungskanälen und der Rekombinationskammer jeweils eine Anzahl von mit Spannung beaufschlagbaren Beschleunigungsgittern angeordnet ist.
An electric engine according to the invention comprises:
  • A separation chamber to which a plasma can be supplied from a plasma source,
  • A recombination chamber located downstream in an acceleration direction of the plasma along an axis of symmetry of the separation chamber, which is separated from the separation chamber by a number of voltage-charged ion acceleration gratings,
  • At least two electron acceleration passages branching from the symmetry axis of the separation chamber and separated from the separation chamber by means of respective energizable intake gratings,
  • - In each case one arranged in the electron acceleration channels with voltage deflecting unit, which is designed for deflecting separated from the separation chamber electrons as electron beam in the recombination, wherein between the electron acceleration channels and the recombination chamber in each case a number of voltage acted upon acceleration gratings is arranged.

Das Plasma wird dem elektrischen Triebwerk zugeführt, ohne dass zuvor gezielt Elektronen abgeführt werden. The plasma is supplied to the electric engine, without previously deliberately removed electrons.

Im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten elektrostatischen Triebwerken mit separatem Neutralisator zur Erzeugung von Elektronen werden beim erfindungsgemäßen elektrischen Triebwerk aus dem Plasma abgeschiedene Elektronen gezielt dem Ionenstrom zur Rekombination zugeführt und tragen damit zum Schub und zur Steuerung des elektrischen Triebwerks bei. In contrast to known from the prior art electrostatic engines with separate neutralizer for generating electrons electron deposited in the inventive electric motor from the plasma are selectively supplied to the ion current for recombination and thus contribute to the thrust and control of the electric engine.

In einer Ausführungsform ist in der Nähe der Beschleunigungsgitter in der Rekombinationskammer jeweils eine mit Spannung beaufschlagbare Ablenkeinheit angeordnet. In one embodiment, a voltage-deflectable deflection unit is arranged in each case in the vicinity of the acceleration gratings in the recombination chamber.

Werden die Ablenkeinheiten nicht aktiviert, tritt der Elektronenstrahl beispielsweise mit einem durch die Geometrie des elektrischen Triebwerks und die Umlenkeinheiten bestimmten Winkel von größer 10° auf den Ionenstrahl auf. Die Elektronen und Ionen rekombinieren dabei in einem bestimmten Abstand, beispielsweise einige Meter hinter dem elektrischen Triebwerk oder überhaupt nicht. If the deflection units are not activated, the electron beam occurs, for example, with an angle of greater than 10 ° determined by the geometry of the electric drive and the deflection units to the ion beam. The electrons and ions recombine at a certain distance, for example a few meters behind the electric engine or not at all.

Werden die Ablenkeinheiten aktiviert, beispielsweise durch Anlegen einer negativen Spannung, kann der Winkel der Elektronenstrahlen so erhöht werden (beispielsweise kleiner 45°), dass die Elektronen und Ionen bereits in der Rekombinationskammer beginnen, zu rekombinieren. Vorteilhafterweise wird der Winkel so gesteuert und/oder geregelt, dass die Rekombination am Ausgang der Rekombinationskammer stattfindet, um Schäden an der Rekombinationskammer durch Sputtering, das heißt Elementarteilchenbeschuss, zu vermeiden. If the deflection units are activated, for example by applying a negative voltage, the angle of the electron beams can be increased (for example less than 45 °) so that the electrons and ions already begin to recombine in the recombination chamber. Advantageously, the angle is controlled and / or regulated so that the recombination takes place at the exit of the recombination chamber in order to avoid damage to the recombination chamber by sputtering, that is to say elementary particle bombardment.

In einer Ausführungsform ist ein Flansch zur Kopplung einer Plasmaquelle an die Trennkammer vorgesehen. In one embodiment, a flange is provided for coupling a plasma source to the separation chamber.

In einer Ausführungsform sind drei oder vier Elektronenbeschleunigungskanäle vorgesehen. Durch die Anordnung von mindestens zwei, beispielsweise drei oder vier Elektronenbeschleunigungskanälen um die Symmetrieachse und durch eine separate Ansteuerung der Elektronenbeschleunigungskanäle und optional der Ablenkeinheiten können die Elektronen in Menge und Flugrichtung unterschiedlich auf den Ionenstrahl wirken. Durch Anlegen unterschiedlicher Spannungen an die Ansauggitter der einzelnen Elektronenbeschleunigungskanäle kann jeweils eine unterschiedliche Anzahl von Elektronen aus dem Plasma extrahiert werden. Weiter kann in jedem der Elektronenbeschleunigungskanäle die Geschwindigkeit der austretenden Elektronenstrahlen über die am Beschleunigungsgitter anliegenden Spannungen gesteuert werden. Die Steuerung eines Winkels jedes Elektronenstrahls, in der dieser auf den Ionenstrahl auftrifft, kann jeweils über die Ablenkeinheiten erfolgen. Mit diesen Parametern kann der Ionenstrahl aus seiner Ausrichtung parallel zur Symmetrieachse abgelenkt und somit die Schubrichtung des elektrischen Triebwerks ohne mechanische Bewegung von Bauteilen beeinflusst werden. In one embodiment, three or four electron acceleration channels are provided. By arranging at least two, for example three or four electron acceleration channels around the axis of symmetry and by a separate control of the electron acceleration channels and optionally the deflection units, the electrons can act differently on the ion beam in quantity and direction of flight. By applying different voltages to the intake grille of the individual electron acceleration channels, a different number of electrons can be extracted from the plasma in each case. Further, in each of the electron acceleration channels, the velocity of the exiting electron beams may be controlled via the voltages applied to the acceleration grid. The control of an angle of each electron beam, in which this impinges on the ion beam, can take place in each case via the deflection units. With these parameters, the ion beam can be deflected from its orientation parallel to the axis of symmetry and thus the thrust direction of the electric engine can be influenced without mechanical movement of components.

Vorzugsweise weist die Trennkammer in Richtung der Symmetrieachse und orthogonal zu den Ansauggittern eine Ausdehnung auf, die kürzer als eine Rekombinationsstrecke des Plasmas ist. Als Rekombinationsstrecke wird eine Strecke bezeichnet, nach der die Ionen des Plasmas ohne weitere Energiezufuhr mit den Elektronen rekombinieren würden. The separation chamber preferably has, in the direction of the axis of symmetry and orthogonal to the intake grids, an extension which is shorter than a recombination distance of the plasma. A recombination path is a path after which the ions of the plasma would recombine with the electrons without any further energy input.

In einer Ausführungsform umfassen die Ionenbeschleunigungsgitter ein der Trennkammer zugewandtes erstes Ionenbeschleunigungsgitter und in Beschleunigungsrichtung darauf folgend ein zweites Ionenbeschleunigungsgitter und ein drittes Ionenbeschleunigungsgitter, wobei das erste Ionenbeschleunigungsgitter zum Ansaugen von Ionen aus der Trennkammer mit einer negativen Spannung belegbar ist, wobei das zweite Ionenbeschleunigungsgitter und das dritte Ionenbeschleunigungsgitter mittels entsprechender Spannungsbelegung zum Beschleunigen und/oder Verzögern des sich ergebenden Ionenstrahls ausgebildet sind. In one embodiment, the ion acceleration gratings comprise a first ion acceleration lattice facing the separation chamber and a second ion acceleration lattice following in the acceleration direction, the first ion acceleration lattice having a negative voltage for aspirating ions from the separation chamber, the second ion acceleration lattice and the third ion acceleration lattice Ion acceleration grid by means of appropriate voltage assignment to Acceleration and / or decelerating the resulting ion beam are formed.

In einer Ausführungsform sind die Ansauggitter zum Ansaugen von Elektronen aus der Trennkammer mit einer positiven Spannung belegbar, wobei die Beschleunigungsgitter jeweils ein dem Elektronenbeschleunigungskanal zugewandtes erstes Beschleunigungsgitter und ein der Rekombinationskammer zugewandtes zweites Beschleunigungsgitter umfassen, wobei das erste Beschleunigungsgitter und das zweite Beschleunigungsgitter mittels entsprechender Spannungsbelegung zum Beschleunigen und/oder Verzögern des sich ergebenden Elektronenstrahls ausgebildet sind. In one embodiment, the intake grille for sucking electrons from the separation chamber can be assigned a positive voltage, wherein the acceleration grids each comprise a first acceleration grating facing the electron acceleration channel and a second acceleration grating facing the recombination chamber, wherein the first acceleration grating and the second acceleration grating correspond to the voltage Accelerating and / or delaying the resulting electron beam are formed.

In einer Ausführungsform ist eine Steuereinheit vorgesehen, mittels derer die Spannungsbelegung der Ionenbeschleunigungsgitter, der Ansauggitter, der Umlenkeinheiten, der Beschleunigungsgitter und optional der Ablenkeinheiten steuerbar und/oder regelbar ist. In one embodiment, a control unit is provided, by means of which the voltage assignment of the ion acceleration gratings, the intake grille, the deflection units, the acceleration gratings and optionally the deflection units can be controlled and / or regulated.

In einer Ausführungsform kann eine Anti-Rekombinations-Einrichtung vorgesehen sein, um die Rekombination von Ionen und Elektronen beim Trennvorgang in der Trennkammer zu unterdrücken. Die Anti-Rekombinations-Einrichtung weist eine Mehrzahl von ersten Düsen auf, die innerhalb der Trennkammer jeweils einem der Elektronenbeschleunigungskanäle in der Beschleunigungsrichtung des Plasmas vorgelagert mit dem jeweiligen Elektronenbeschleunigungskanal bezüglich der Symmetrieachse angular in einer Flucht angeordnet sind. Die ersten Düsen sind jeweils so ausgerichtet, dass aus ihnen ein Gas in Richtung des Flansches, beispielsweise unter einem Winkel von etwa 45° zur Symmetrieachse, ausströmbar ist. Die Anti-Rekombinations-Einrichtung weist weiter eine Mehrzahl von zweiten Düsen auf, die innerhalb der Trennkammer den ersten Düsen in der Beschleunigungsrichtung des Plasmas vorgelagert und angular außerhalb einer Flucht mit den Elektronenbeschleunigungskanälen angeordnet sind. Die zweiten Düsen sind jeweils so ausgerichtet, dass aus ihnen ein Gas in Richtung der Rekombinationskammer, beispielsweise unter einem Winkel von etwa 45° zur Symmetrieachse, ausströmbar ist. In one embodiment, an anti-recombination means may be provided to suppress the recombination of ions and electrons in the separation process in the separation chamber. The anti-recombination device has a plurality of first nozzles, which are arranged within the separation chamber in each case one of the electron acceleration channels in the acceleration direction of the plasma upstream with the respective electron acceleration channel with respect to the axis of symmetry angularly aligned. The first nozzles are each aligned so that out of them a gas in the direction of the flange, for example at an angle of approximately 45 ° to the axis of symmetry, can be flowed out. The anti-recombination device further comprises a plurality of second nozzles, which are disposed within the separation chamber upstream of the first nozzles in the acceleration direction of the plasma and angularly out of alignment with the electron acceleration channels. The second nozzles are each aligned such that a gas can flow out of them in the direction of the recombination chamber, for example at an angle of approximately 45 ° to the axis of symmetry.

Durch die Düsen der Anti-Rekombinations-Einrichtung wird ein Gas in die Trennkammer eingeströmt, das von dem als Stützmasse für das Plasma verwendeten Gas verschieden sein kann. Aufgrund des Druckunterschieds zwischen dem außerhalb des elektrischen Triebwerks befindlichen Vakuum und dem Inneren der Trennkammer wird das Gas durch die Ionenbeschleunigungsgitter in Richtung der Rekombinationskammer, also in Beschleunigungsrichtung des Plasmas, gesaugt. Die Geschwindigkeit des aus den ersten Düsen ausgeströmten Gases wird dabei durch deren Ausrichtung teilweise entgegen der Beschleunigungsrichtung verringert und die Geschwindigkeit des aus den zweiten Düsen ausgeströmten Gases durch deren Ausrichtung teilweise in Beschleunigungsrichtung erhöht. Auf diese Weise entstehen in der Trennkammer erste Gaskanäle aus langsamerem Gas, das die Elektronen auf dem Weg vom Plasma in den jeweiligen Elektronenbeschleunigungskanal passieren müssen. Die ersten Gaskanäle sind voneinander durch zweite Gaskanäle getrennt, die durch das Gas aus den zweiten Düsen gebildet werden. Die zweiten Gaskanäle dienen als die ersten Gaskanäle begrenzende Wand. Auf diese Weise werden die Elektronen aus dem Plasma zum Ansauggitter gelenkt. In dem Gas der ersten Gaskanäle erfahren die Elektronen dabei, verglichen mit Vakuum, einen Widerstand und werden somit verzögert, so dass die Rekombination unterdrückt wird. Through the nozzles of the anti-recombination device, a gas is flowed into the separation chamber, which may be different from the gas used as a support mass for the plasma. Due to the pressure difference between the outside of the electric engine vacuum and the interior of the separation chamber, the gas is sucked through the ion acceleration in the direction of the recombination, ie in the direction of acceleration of the plasma. The velocity of the gas which has flowed out of the first nozzles is thereby reduced by their orientation partially counter to the direction of acceleration, and the velocity of the gas emitted from the second nozzles is partially increased in the direction of acceleration by their orientation. In this way, in the separation chamber first gas channels of slower gas, which must pass the electrons on the way from the plasma into the respective electron acceleration channel. The first gas channels are separated from each other by second gas channels formed by the gas from the second nozzles. The second gas channels serve as the first gas channels bounding wall. In this way, the electrons are directed from the plasma to the intake grate. In the gas of the first gas channels, the electrons experience a resistance compared to vacuum and are thus delayed, so that the recombination is suppressed.

In anderen Ausführungsformen können anders ausgebildete Anti-Rekombinations-Einrichtungen vorgesehen sein, beispielsweise eine einfache Einspritzung eines Gases in die Trennkammer als Trägerstoff zur Verzögerung der Elektronen mit einer oder mehreren Düsen gleicher Ausrichtung, durch die keine Gaskanäle unterschiedlicher Geschwindigkeit gebildet werden. In other embodiments, differently designed anti-recombination devices may be provided, for example, a simple injection of a gas into the separation chamber as a carrier for delaying the electrons with one or more nozzles of the same orientation, through which no gas channels of different speed are formed.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb des elektrischen Triebwerks umfasst:

  • – Zuführen eines Plasmas aus einer Plasmaquelle in die Trennkammer ohne vorheriges Abführen von Elektronen,
  • – Extrahieren von Ionen aus dem Plasma in die Rekombinationskammer und Beschleunigung als Ionenstrahl durch Anlegen von Spannung an die Ionenbeschleunigungsgitter,
  • – Extrahieren von Elektronen aus dem Plasma in mindestens einen der Elektronenbeschleunigungskanäle durch Anlegen von Spannung an das jeweilige Ansauggitter und Beschleunigung als Elektronenstrahl in die Rekombinationskammer durch Anlegen von Spannung an die Beschleunigungsgitter, derart, dass der Elektronenstrahl zur Rekombination in oder nach der Rekombinationskammer auf den Ionenstrahl trifft.
An inventive method for operating the electric engine comprises:
  • Supplying a plasma from a plasma source into the separation chamber without prior removal of electrons,
  • Extracting ions from the plasma into the recombination chamber and accelerating as an ion beam by applying voltage to the ion acceleration gratings,
  • - Extracting electrons from the plasma in at least one of the electron acceleration channels by applying voltage to the respective intake grille and acceleration as electron beam in the recombination by applying voltage to the accelerating gratings, such that the electron beam for recombination in or after the recombination on the ion beam meets.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Darin zeigen: Show:

1 eine schematische Seitenansicht eines elektrischen Triebwerks zur Beschleunigung eines ionisierten Gases, umfassend eine Trennkammer und eine Rekombinationskammer, 1 a schematic side view of an electric engine for accelerating an ionized gas, comprising a separation chamber and a recombination chamber,

2 eine schematische Darstellung eines Ionenbeschleunigungsgitters zwischen der Trennkammer und der Rekombinationskammer, und 2 a schematic representation of an ion acceleration grid between the separation chamber and the recombination chamber, and

3 eine schematische Darstellung eines Elektronenbeschleunigungskanals. 3 a schematic representation of an electron acceleration channel.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines elektrischen Triebwerks 1 zur Beschleunigung eines ionisierten Gases im Vakuum oder unter Niederdruckbedingungen. 1 shows a schematic side view of an electric engine 1 for accelerating an ionized gas in vacuum or under low pressure conditions.

Das elektrische Triebwerk 1 umfasst einen Flansch 2 zum Anschluss an eine Plasmaquelle (nicht dargestellt), aus der dem elektrischen Triebwerk 1 ein Plasma P zugeführt werden kann. Das Plasma P wird aus einem Gas gewonnen, beispielsweise Sauerstoff, Stickstoff, Edelgase, beispielsweise Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon, Radon. Ebenso ist Plasmagewinnung aus festen oder flüssigen Stützmassen, beispielsweise Cäsium, Quecksilber, Bismut, etc möglich. Im Plasma P liegt die Stützmasse gasförmig und zumindest teilweise ionisiert vor. Das Plasma P wird dem elektrischen Triebwerk 1 zugeführt, ohne dass zuvor gezielt Elektronen abgeführt werden. In einer Beschleunigungsrichtung B des Plasmas P ist dem Flansch 2 entlang einer Symmetrieachse 3 des elektrischen Triebwerks 1 nachgelagert eine Trennkammer 4 angeordnet. Die Trennkammer 4 weist in Richtung der Symmetrieachse 3 und orthogonal zu Ansauggittern 8 eine Ausdehnung auf, die vorzugsweise kürzer als eine Rekombinationsstrecke des verwendeten Plasmas P ist. Als Rekombinationsstrecke wird eine Strecke bezeichnet, nach der die Ionen des Plasmas P ohne weitere Energiezufuhr mit den Elektronen rekombinieren würden. In Beschleunigungsrichtung B des Plasmas P folgt auf die Trennkammer 4 eine Rekombinationskammer 5, die durch eine Anzahl von Ionenbeschleunigungsgittern 6 von der Trennkammer 4 getrennt ist. The electric engine 1 includes a flange 2 for connection to a plasma source (not shown) from the electric engine 1 a plasma P can be supplied. The plasma P is obtained from a gas, for example oxygen, nitrogen, noble gases, for example helium, neon, argon, krypton, xenon, radon. Likewise, plasma extraction from solid or liquid supports, for example cesium, mercury, bismuth, etc is possible. In the plasma P, the support mass is gaseous and at least partially ionized. The plasma P becomes the electric engine 1 supplied, without previously deliberately removed electrons. In an acceleration direction B of the plasma P is the flange 2 along an axis of symmetry 3 of the electric engine 1 downstream of a separation chamber 4 arranged. The separation chamber 4 points in the direction of the axis of symmetry 3 and orthogonal to intake grids 8th an extent which is preferably shorter than a recombination distance of the plasma P used. A recombination path is a path after which the ions of the plasma P would recombine with the electrons without further energy input. In the direction of acceleration B of the plasma P follows the separation chamber 4 a recombination chamber 5 caused by a number of ion acceleration gratings 6 from the separation chamber 4 is disconnected.

Eine Anzahl von mindestens zwei Elektronenbeschleunigungskanälen 7 zweigt quer zur Symmetrieachse 3, beispielsweise unter einem Winkel von 45° bis 90°, vorzugsweise 65° bis 85°, besonders bevorzugt 75° bis 78°, von der Trennkammer 4 ab. Die Elektronenbeschleunigungskanäle 7 sind mittels jeweiliger Ansauggitter 8 von der Trennkammer 4 getrennt. In den Elektronenbeschleunigungskanälen 7 ist jeweils eine Umlenkeinheit 9 angeordnet, die aus der Trennkammer 4 separierte Elektronen als Elektronenstrahl E unter einem flachen Winkel, beispielsweise größer 10° zur Symmetrieachse 3 in die Rekombinationskammer 5 umlenkt. Zwischen den Elektronenbeschleunigungskanälen 7 und der Rekombinationskammer 5 ist jeweils eine Anzahl von Beschleunigungsgittern 10 angeordnet. In der Nähe der Beschleunigungsgitter 10 sind in der Rekombinationskammer 5 jeweils Ablenkeinheiten 11 angeordnet. A number of at least two electron acceleration channels 7 branches across the axis of symmetry 3 , For example, at an angle of 45 ° to 90 °, preferably 65 ° to 85 °, more preferably 75 ° to 78 °, from the separation chamber 4 from. The electron acceleration channels 7 are by means of respective intake grille 8th from the separation chamber 4 separated. In the electron acceleration channels 7 is in each case a deflection unit 9 arranged out of the separation chamber 4 separated electrons as electron beam E at a shallow angle, for example greater than 10 ° to the axis of symmetry 3 into the recombination chamber 5 deflects. Between the electron acceleration channels 7 and the recombination chamber 5 Each is a number of acceleration grids 10 arranged. Near the accelerator grid 10 are in the recombination chamber 5 each deflection units 11 arranged.

Bei einem Verfahren zum Betrieb des elektrischen Triebwerks 1 wird ein Plasma P in einer beliebigen Plasmaquelle erzeugt und durch den Flansch 2 in die Trennkammer 4 geführt, ohne dass vorher Elektronen abgeführt werden. Mittels einer geeigneten Spannungsbelegung an den Ionenbeschleunigungsgittern 6 werden die Ionen aus dem Plasma P in die Rekombinationskammer 5 extrahiert und als Ionenstrahl I parallel zur Symmetrieachse 3 beschleunigt. Ein in 2 gezeigtes erstes, der Trennkammer 4 zugewandtes Ionenbeschleunigungsgitter 6.1 ist dabei mit einer negativen Spannung U0 belegt. Weitere zwei der Ionenbeschleunigungsgitter 6.2, 6.3 wirken durch ihre variable Spannungsbelegung als Schubkontrolle zur Verzögerung oder Beschleunigung der Ionen. Auf diese Weise kann eine Maximalgeschwindigkeit des elektrischen Triebwerks 1 eingestellt werden. In a method for operating the electric engine 1 a plasma P is generated in any plasma source and through the flange 2 in the separation chamber 4 guided, without previously be removed electrons. By means of a suitable voltage assignment at the ion acceleration gratings 6 the ions from the plasma P become the recombination chamber 5 extracted and as an ion beam I parallel to the axis of symmetry 3 accelerated. An in 2 shown first, the separation chamber 4 facing ion acceleration grid 6.1 is occupied with a negative voltage U 0 . Another two of the ion acceleration gratings 6.2 . 6.3 Due to their variable voltage assignment, they act as a thrust control to delay or accelerate the ions. In this way, a maximum speed of the electric engine 1 be set.

Zeitlich parallel werden Elektronen aus dem Plasma P im den entnommenen Ionen entsprechenden Anteil mittels geeigneter Spannungsbelegung der Ansauggitter 8 in die Elektronenbeschleunigungskanäle 7 extrahiert. Die Elektronen werden dabei zunächst über mit einer positiven Spannung belegte, der Trennkammer 4 zugewandte vordere Ansauggitter 8 angezogen. Durch geeignete Spannungsbelegung der Umlenkeinheiten 9 werden die Elektronen als Elektronenstrahl E zu den Beschleunigungsgittern 10 umgelenkt. Durch entsprechende Spannungsbelegung der Beschleunigungsgitter 10 wird die Austrittsgeschwindigkeit des Elektronenstrahls E gesteuert. Durch den Winkel der Beschleunigungsgitter 10 zur Symmetrieachse 3 wird die Austrittsrichtung des Elektronenstrahls E in die Rekombinationskammer 5 bestimmt. Um den Winkel nach dem Austritt des Elektronenstrahls E aus dem Beschleunigungsgitter 10 weiter zu beeinflussen werden entsprechende Spannungen an die Ablenkeinheiten 11 angelegt. Durch die Anordnung von mindestens zwei, beispielsweise drei oder vier Elektronenbeschleunigungskanälen 7 um die Symmetrieachse 3 innerhalb der Rekombinationskammer 5 und durch eine separate Ansteuerung der Elektronenbeschleunigungskanäle 7 und der Ablenkeinheiten 11 können die Elektronenstrahlen E in Menge und Richtung unterschiedlich auf den Ionenstrahl I wirken. Durch Anlegen unterschiedlicher Spannungen an die Ansauggitter 8 der einzelnen Elektronenbeschleunigungskanäle 7 kann jeweils eine unterschiedliche Anzahl von Elektronen aus dem Plasma P extrahiert werden. Weiter kann in jedem der Elektronenbeschleunigungskanäle 7 die Geschwindigkeit der austretenden Elektronenstrahlen E über die am Beschleunigungsgitter 10 anliegenden Spannungen gesteuert werden. Die Steuerung eines Winkels jedes Elektronenstrahls E, in der dieser auf den Ionenstrahl I auftrifft, kann jeweils über die Ablenkeinheiten 11 erfolgen. Die Umlenkeinheiten 9 und Ablenkeinheiten 11 können als Umlenkplatten oder als Magnetfelderzeuger, beispielsweise Magnetspulen, die mit der Lorenzkraft umlenken, ausgebildet sein. Mit diesen Parametern kann der Ionenstrahl I aus seiner Ausrichtung parallel zur Symmetrieachse 3 abgelenkt und somit die Schubrichtung des elektrischen Triebwerks 1 ohne mechanische Bewegung von Bauteilen beeinflusst werden. In parallel, electrons from the plasma P in the proportion corresponding to the removed ions by means of suitable voltage occupancy of the intake grille 8th into the electron acceleration channels 7 extracted. The electrons are initially occupied by a positive voltage, the separation chamber 4 facing front intake grille 8th dressed. By suitable voltage assignment of the deflection units 9 become the electron as electron beam E to the acceleration gratings 10 diverted. By appropriate voltage assignment of the acceleration grid 10 the exit velocity of the electron beam E is controlled. By the angle of the acceleration grid 10 to the axis of symmetry 3 the exit direction of the electron beam E is in the recombination chamber 5 certainly. To the angle after the exit of the electron beam E from the acceleration grid 10 to further influence corresponding voltages to the deflection units 11 created. By the arrangement of at least two, for example three or four electron acceleration channels 7 around the axis of symmetry 3 within the recombination chamber 5 and by a separate control of the electron acceleration channels 7 and the distraction units 11 The electron beams E can vary in quantity and direction on the ion beam I Act. By applying different voltages to the intake grille 8th the individual electron acceleration channels 7 In each case a different number of electrons can be extracted from the plasma P. Next, in each of the electron acceleration channels 7 the speed of the exiting electron beams E on the acceleration grid 10 applied voltages are controlled. The control of one angle each Electron beam E, in which this on the ion beam I can hit, in each case via the deflection units 11 respectively. The diverters 9 and deflectors 11 can be designed as baffles or magnetic field generator, such as magnetic coils, which deflect with the Lorenz force. With these parameters, the ion beam I from its orientation parallel to the axis of symmetry 3 deflected and thus the thrust direction of the electric engine 1 be influenced without mechanical movement of components.

Werden die Ablenkeinheiten 11 nicht aktiviert, tritt der Elektronenstrahl E beispielsweise mit dem oben genannten Winkel von größer 10° auf den Ionenstrahl I auf. Die Elektronen und Ionen rekombinieren dabei in einem Abstand, beispielsweise einige Meter hinter dem elektrischen Triebwerk 1 oder überhaupt nicht. Be the distraction units 11 not activated, the electron beam E, for example, with the above-mentioned angle of greater than 10 ° on the ion beam I on. The electrons and ions recombine at a distance, for example a few meters behind the electric engine 1 or not at all.

Werden die Ablenkeinheiten 11 aktiviert, beispielsweise durch Anlegen einer negativen Spannung, kann der Winkel der Elektronenstrahlen E so erhöht werden (beispielsweise kleiner 45°), dass der Elektronenstrahl E bereits in der Rekombinationskammer zum Rekombinieren und/oder Ablenken auf den Ionenstrahl I trifft. Vorteilhafterweise wird der Winkel so gesteuert und/oder geregelt, dass die Rekombination am Ausgang der Rekombinationskammer 5 stattfindet, um Schäden an der Rekombinationskammer 5 durch Sputtering, das heißt Elementarteilchenbeschuss, zu vermeiden. Be the distraction units 11 activated, for example by applying a negative voltage, the angle of the electron beams E can be increased (for example, less than 45 °) that the electron beam E already in the recombination for recombination and / or deflection on the ion beam I meets. Advantageously, the angle is controlled and / or regulated so that the recombination at the exit of the recombination chamber 5 takes place to damage the recombination chamber 5 by sputtering, ie elementary particle bombardment.

Die Menge der aus der Trennkammer entnommenen Ionen und Elektronen wird vorzugsweise so gesteuert, dass in oder hinter der Rekombinationskammer 5 kein Überschuss an Ionen oder Elektronen entsteht, um eine statische Aufladung des elektrischen Triebwerks 1 zu vermeiden. The amount of ions and electrons removed from the separation chamber is preferably controlled so that in or behind the recombination chamber 5 no excess of ions or electrons is created, to a static charge of the electric engine 1 to avoid.

Die Spannungsbelegung der Ionenbeschleunigungsgitter 6, der Ansauggitter 8, der Umlenkeinheiten 9, der Beschleunigungsgitter 10 und der Ablenkeinheiten 11 kann durch eine Steuereinheit (nicht dargestellt) erfolgen, die das beschriebene Verfahren durchführt. The voltage assignment of the ion acceleration gratings 6 , the intake grille 8th , the diverting units 9 , the accelerator grid 10 and the distraction units 11 can be done by a control unit (not shown), which performs the described method.

Optional ist eine in 1 dargestellte Anti-Rekombinations-Einrichtung vorgesehen, um die Rekombination von Ionen und Elektronen beim Trennvorgang in der Trennkammer 4 zu unterdrücken. Die Anti-Rekombinations-Einrichtung weist eine Mehrzahl von ersten Düsen 12 auf, die innerhalb der Trennkammer 4 jeweils einem der Elektronenbeschleunigungskanäle 7 in der Beschleunigungsrichtung B des Plasmas P vorgelagert mit dem jeweiligen Elektronenbeschleunigungskanal 7 bezüglich der Symmetrieachse 3 angular in einer Flucht angeordnet sind. Die ersten Düsen 12 sind jeweils so ausgerichtet, dass aus ihnen ein Gas G in Richtung des Flansches 2, beispielsweise unter einem Winkel von etwa 45° zur Symmetrieachse 3, ausströmbar ist. Die Anti-Rekombinations-Einrichtung weist weiter eine Mehrzahl von zweiten Düsen 13 auf, die innerhalb der Trennkammer 4 den ersten Düsen 12 in der Beschleunigungsrichtung B des Plasmas P vorgelagert und angular außerhalb einer Flucht mit den Elektronenbeschleunigungskanälen 7 angeordnet sind. Die zweiten Düsen 13 sind jeweils so ausgerichtet, dass aus ihnen ein Gas G in Richtung der Rekombinationskammer 5, beispielsweise unter einem Winkel von etwa 45° zur Symmetrieachse 3, ausströmbar ist. Optionally, an in 1 shown anti-recombination device provided to the recombination of ions and electrons in the separation process in the separation chamber 4 to suppress. The anti-recombination device has a plurality of first nozzles 12 on that inside the separation chamber 4 each one of the electron acceleration channels 7 in the acceleration direction B of the plasma P upstream with the respective electron acceleration channel 7 with respect to the axis of symmetry 3 angularly arranged in a flight. The first nozzles 12 are each aligned so that from them a gas G in the direction of the flange 2 , For example, at an angle of about 45 ° to the axis of symmetry 3 , can be flowed out. The anti-recombination device further includes a plurality of second nozzles 13 on that inside the separation chamber 4 the first nozzles 12 in the acceleration direction B of the plasma P upstream and angularly out of alignment with the electron acceleration channels 7 are arranged. The second nozzles 13 are each aligned so that from them a gas G in the direction of the recombination 5 , For example, at an angle of about 45 ° to the axis of symmetry 3 , can be flowed out.

Durch die ersten und zweiten Düsen 12, 13 der Anti-Rekombinations-Einrichtung wird ein Gas G in die Trennkammer 4 eingeströmt, das von dem als Stützmasse für das Plasma P verwendeten Gas G verschieden sein kann. Aufgrund des Druckunterschieds zwischen dem außerhalb des elektrischen Triebwerks 1 befindlichen Vakuum und dem Inneren der Trennkammer 4 wird das Gas G durch die Ionenbeschleunigungsgitter 6 in Richtung der Rekombinationskammer 5, also in Beschleunigungsrichtung B des Plasmas P, gesaugt. Die Geschwindigkeit des aus den ersten Düsen 12 ausgeströmten Gases G wird dabei durch deren Ausrichtung teilweise entgegen der Beschleunigungsrichtung B verringert und die Geschwindigkeit des aus den zweiten Düsen 13 ausgeströmten Gases G durch deren Ausrichtung teilweise in Beschleunigungsrichtung B erhöht. Auf diese Weise entstehen in der Trennkammer 4 erste Gaskanäle aus langsamerem Gas, das die Elektronen auf dem Weg vom Plasma P in den jeweiligen Elektronenbeschleunigungskanal 7 passieren müssen. Die ersten Gaskanäle sind voneinander durch zweite Gaskanäle getrennt, die durch das aus den zweiten Düsen 13 ausgeströmte Gas G gebildet werden. Die zweiten Gaskanäle dienen als die ersten Gaskanäle begrenzende Wand. Auf diese Weise werden die Elektronen aus dem Plasma P zum Ansauggitter 8 gelenkt. In dem Gas G der ersten Gaskanäle erfahren die Elektronen dabei, verglichen mit Vakuum, einen Widerstand und werden somit verzögert, das heißt, sie befinden sich in einem Trägerstoff, so dass die Rekombination unterdrückt wird. Through the first and second nozzles 12 . 13 the anti-recombination device is a gas G in the separation chamber 4 has flowed, which may be different from the gas G used as a support mass for the plasma P. Due to the pressure difference between the outside of the electric engine 1 located vacuum and the interior of the separation chamber 4 the gas G is passed through the ion acceleration lattice 6 in the direction of the recombination chamber 5 , So in the direction of acceleration B of the plasma P, sucked. The speed of the first nozzles 12 Exhausted gas G is thereby reduced by their orientation partially opposite to the direction of acceleration B and the speed of the second nozzle 13 emitted gas G by the orientation partially increased in the direction of acceleration B. In this way arise in the separation chamber 4 first gas channels of slower gas, the electrons on the way from the plasma P in the respective electron acceleration channel 7 have to happen. The first gas channels are separated from one another by second gas channels, which are separated from the second nozzles 13 emitted gas G are formed. The second gas channels serve as the first gas channels bounding wall. In this way, the electrons from the plasma P to the intake grille 8th directed. In the gas G of the first gas channels, the electrons experience a resistance compared to vacuum and are thus delayed, that is, they are located in a carrier, so that the recombination is suppressed.

Das verwendete Plasma P kann ein beliebiges teilweise oder vollständig ionisiertes Plasma P sein. The plasma P used can be any partially or completely ionized plasma P.

In einer beispielhaften Ausführungsform wird das Plasma P mittels Anregung der Stützmasse durch Mikrowellen erzeugt. Als Stützmasse wird beispielsweise Argon verwendet. Die Stützmasse wird in der Plasmaquelle zumindest teilweise ionisiert, beispielsweise zu etwa 48%. In an exemplary embodiment, the plasma P is generated by excitation of the support mass by microwaves. For example, argon is used as the support mass. The support mass is at least partially ionized in the plasma source, for example to about 48%.

Das elektrische Triebwerk 1 kann beispielsweise im luftleeren Raum, beispielsweise in einem geostationären Orbit oder einer größeren oder kleineren Erdentfernung verwendet werden. The electric engine 1 For example, in a vacuum, for example in a vacuum geostationary orbit or a greater or lesser earth's distance.

2 zeigt eine schematische Darstellung des Ionenbeschleunigungsgitters 6 zwischen Trennkammer 4 und Rekombinationskammer 5. In einer beispielhaften Ausführungsform wird das elektrische Triebwerk 1 mit folgenden Parametern betrieben:
Am ersten Ionenbeschleunigungsgitter 6.1 liegt eine Spannung U0 an. Am zweiten Ionenbeschleunigungsgitter 6.2 liegt eine Spannung U1 an.
2 shows a schematic representation of the ion acceleration grid 6 between separation chamber 4 and recombination chamber 5 , In an exemplary embodiment, the electric engine becomes 1 operated with the following parameters:
At the first ion acceleration grid 6.1 is a voltage U 0 on. At the second ion acceleration grid 6.2 is a voltage U 1 on.

Das erste Ionenbeschleunigungsgitter 6.1 und das zweite Ionenbeschleunigungsgitter 6.2 sind in einem Abstand d0 voneinander angeordnet. Das zweite Ionenbeschleunigungsgitter 6.2 und das dritte Ionenbeschleunigungsgitter 6.3 sind in einem Abstand d1 voneinander angeordnet. The first ion acceleration grid 6.1 and the second ion acceleration grid 6.2 are arranged at a distance d 0 from each other. The second ion acceleration grid 6.2 and the third ion acceleration grid 6.3 are arranged at a distance d 1 from each other.

Die Ionen werden aus der Trennkammer 4 durch das erste Ionenbeschleunigungsgitter 6.1 angezogen. Die Ionen werden dabei beschleunigt und erreichen infolgedessen bei Erreichen des zweiten Ionenbeschleunigungsgitters 6.2 eine Geschwindigkeit v0. Durch Variieren der Spannung U1 am zweiten Ionenbeschleunigungsgitter 6.2 wird die Bremsverzögerungskraft FBr und damit die resultierende Kraft FR sowie die Bremsverzögerung a1 und die damit verbundene Endgeschwindigkeit v1 am dritten Ionenbeschleunigungsgitter 6.3 beeinflusst. Die Endgeschwindigkeit und die Verzögerung sind variabel, so dass eine gezielte Rekombination eingeleitet werden kann. Die Endgeschwindigkeit v1 bestimmt sich nach:

Figure DE102013217059B3_0002
The ions are released from the separation chamber 4 through the first ion acceleration grid 6.1 dressed. The ions are thereby accelerated and consequently reach upon reaching the second ion acceleration lattice 6.2 a velocity v 0 . By varying the voltage U 1 on the second ion acceleration grid 6.2 is the braking deceleration force F Br and thus the resulting force F R and the deceleration a 1 and the associated end speed v 1 on the third ion acceleration grid 6.3 affected. The terminal velocity and the delay are variable, so that a targeted recombination can be initiated. The final velocity v 1 is determined by:
Figure DE102013217059B3_0002

Die Spannung U1 zur Schubkontrolle sollte kleiner als die Spannung U0 sein. Anderenfalls wird stärker abgebremst als beschleunigt. Die Ionen würden in diesem Fall umkehren und die Ionenbeschleunigungsgitter 6 von hinten beschädigen. The thrust control voltage U 1 should be lower than the voltage U 0 . Otherwise it slows down more than accelerates. The ions would reverse in this case and the ion acceleration lattices 6 damage from behind.

Die Bremsverzögerung a1 und die Bremsverzögerungskraft FBr zwischen dem zweiten Ionenbeschleunigungsgitter 6.2 und dem dritten Ionenbeschleunigungsgitter 6.3 werden wie folgt berechnet:

Figure DE102013217059B3_0003
FBr = mi·a1 The brake deceleration a 1 and the brake deceleration force F Br between the second ion acceleration grid 6.2 and the third ion acceleration grid 6.3 are calculated as follows:
Figure DE102013217059B3_0003
F Br = m i · a 1

Die Beschleunigung a0 und die beschleunigende Kraft FBe zwischen dem ersten Ionenbeschleunigungsgitter 6.1 und dem zweiten Ionenbeschleunigungsgitter 6.2 werden wie folgt berechnet:

Figure DE102013217059B3_0004
FBe = mi·a0 The acceleration a 0 and the accelerating force F Be between the first ion acceleration grid 6.1 and the second ion acceleration grid 6.2 are calculated as follows:
Figure DE102013217059B3_0004
F Be = m i · a 0

Die beschleunigende Kraft FBe ist größer als die Bremsverzögerungskraft FBr. Die für das jeweilige Teilchen geltende resultierende Kraft FR ergibt sich nach: FR = FBe – FBr. The accelerating force F Be is greater than the braking deceleration force F Br . The resulting force F R for each particle is given by: F R = F Be - F Br .

3 zeigt eine schematische Darstellung eines der Elektronenbeschleunigungskanäle 7. Am Ansauggitter 8 liegt eine positive Spannung U0e an. Das Ansauggitter 8 hat von einem ersten Beschleunigungsgitter 10.1 entlang einer durch die Umlenkeinheit 9 beeinflussten Trajektorie der Elektronen einen Abstand d0e. Das erste Beschleunigungsgitter 10.1 ist in einem Abstand d1e von einem zweiten Beschleunigungsgitter 10.2 angeordnet. 3 shows a schematic representation of one of the electron acceleration channels 7 , At the intake grille 8th is a positive voltage U 0e . The intake grille 8th has a first accelerator grid 10.1 along a through the deflection 9 influenced trajectory of the electron a distance d 0e. The first acceleration grid 10.1 is at a distance d 1e from a second acceleration grid 10.2 arranged.

Die Beschleunigung a0e und die beschleunigende Kraft FBee berechnen sich nach:

Figure DE102013217059B3_0005
FBee = me·a0e The acceleration a 0e and the accelerating force F Bee are calculated according to:
Figure DE102013217059B3_0005
F Bee = m e · a 0e

Die Geschwindigkeit des Elektrons nach der Schubkontrolle durch die Spannungsbelegung am ersten Beschleunigungsgitter 10.1 und am zweiten Beschleunigungsgitter 10.2 wird analog zu den oben dargelegten Berechnungen zu den Ionen ermittelt. The speed of the electron after the thrust control by the voltage occupancy at the first accelerator grid 10.1 and at the second acceleration grid 10.2 is determined analogously to the calculations for the ions set out above.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
elektrisches Triebwerk electric engine
2 2
Flansch flange
3 3
Symmetrieachse axis of symmetry
4 4
Trennkammer separation chamber
5 5
Rekombinationskammer recombination chamber
6 6
Ionenbeschleunigungsgitter Ion accelerating grid
6.1 6.1
erstes Ionenbeschleunigungsgitter first ion acceleration grid
6.2 6.2
zweites Ionenbeschleunigungsgitter second ionic acceleration grid
6.3 6.3
drittes Ionenbeschleunigungsgitter third ionic acceleration grid
7 7
Elektronenbeschleunigungskanal Electron acceleration channel
8 8th
Ansauggitter intake grille
9 9
Umlenkeinheit Return unit
10 10
Beschleunigungsgitter accelerating grid
10.1 10.1
erstes Beschleunigungsgitter first acceleration grid
10.2 10.2
zweites Beschleunigungsgitter second acceleration grid
11 11
Ablenkeinheit Deflector
12 12
erste Düse first nozzle
13 13
zweite Düse second nozzle
a0 a 0
Beschleunigung acceleration
a0e a 0e
Beschleunigung acceleration
a1 a 1
Bremsverzögerung deceleration
a1e a 1e
Bremsverzögerung deceleration
d0 d 0
Abstand distance
d0e d 0e
Abstand distance
d1 d 1
Abstand distance
d1e d 1e
Abstand distance
e e
Elementarladung elementary charge
E e
Elektronenstrahl electron beam
FBe F Be
beschleunigende Kraft accelerating force
FBee F Bee
beschleunigende Kraft accelerating force
FBr F Br
Bremsverzögerungskraft Deceleration force
FR F R
resultierende Kraft resulting power
G G
Gas gas
I I
Ionenstrahl ion beam
me m e
Elektronenmasse electron mass
mi m i
Ionenmasse ion mass
P P
Plasma plasma
qi q i
Ladung des Ions Charge of the ion
B B
Beschleunigungsrichtung acceleration direction
U0 U 0
Spannung tension
U0e U 0e
Spannung tension
U1 U 1
Spannung tension
U1e U 1e
Spannung tension
v0 v 0
Geschwindigkeit speed
v0e ve
Geschwindigkeit speed
v1 v 1
Endgeschwindigkeit Top speed
v1e v 1e
Geschwindigkeit speed

Claims (7)

Elektrisches Triebwerk (1), umfassend: – eine Trennkammer (4), der ein Plasma (P) aus einer Plasmaquelle zuführbar ist, – eine in einer Beschleunigungsrichtung (B) des Plasmas (P) entlang einer Symmetrieachse (3) der Trennkammer (4) nachgelagerte Rekombinations-kammer (5), die durch eine Anzahl von mit Spannung beaufschlagbaren Ionenbeschleunigungsgittern (6) von der Trennkammer (4) getrennt ist, – mindestens zwei Elektronenbeschleunigungskanäle (7), die von der Symmetrieachse (3) von der Trennkammer (4) abzweigen und mittels jeweiliger mit Spannung beaufschlagbarer Ansauggitter (8) von der Trennkammer (4) getrennt sind, – jeweils eine in den Elektronenbeschleunigungskanälen (7) angeordnete mit Spannung beaufschlagbare Umlenkeinheit (9), die zur Umlenkung von aus der Trennkammer (4) separierten Elektronen als Elektronenstrahl (E) in die Rekombinationskammer (5) ausgebildet ist, wobei zwischen den Elektronenbeschleunigungskanälen (7) und der Rekombinationskammer (5) jeweils eine Anzahl von mit Spannung beaufschlagbaren Beschleunigungsgittern (10) angeordnet ist. Electric engine ( 1 ), comprising: - a separation chamber ( 4 ), to which a plasma (P) can be supplied from a plasma source, - one in an acceleration direction (B) of the plasma (P) along an axis of symmetry ( 3 ) of the separation chamber ( 4 ) downstream recombination chamber ( 5 ) by a number of energizable ion acceleration gratings ( 6 ) from the separation chamber ( 4 ), - at least two electron acceleration channels ( 7 ) extending from the axis of symmetry ( 3 ) from the separation chamber ( 4 ) branch off and by means of respective voltage-loaded intake grille ( 8th ) from the separation chamber ( 4 ), - in each case one in the electron acceleration channels ( 7 ) arranged with voltage deflectable deflection unit ( 9 ), for the deflection of from the separation chamber ( 4 ) separated electrons as electron beam (E) in the recombination chamber ( 5 ), wherein between the electron acceleration channels ( 7 ) and the recombination chamber ( 5 ) each have a number of voltage gated acceleration gratings ( 10 ) is arranged. Elektrisches Triebwerk (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flansch (2) zur Kopplung einer Plasmaquelle an die Trennkammer (4) vorgesehen ist. Electric engine ( 1 ) according to claim 1, characterized in that a flange ( 2 ) for coupling a plasma source to the separation chamber ( 4 ) is provided. Elektrisches Triebwerk (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass drei oder vier Elektronenbeschleunigungskanäle (7) vorgesehen sind. Electric engine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that three or four electron acceleration channels ( 7 ) are provided. Elektrisches Triebwerk (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ionenbeschleunigungsgitter (6) ein der Trennkammer (4) zugewandtes erstes Ionenbeschleunigungsgitter (6.1) und in Beschleunigungsrichtung (B) darauf folgend ein zweites Ionenbeschleunigungsgitter (6.2) und ein drittes Ionenbeschleunigungsgitter (6.3) umfassen, wobei das erste Ionenbeschleunigungsgitter (6.1) zum Ansaugen von Ionen aus der Trennkammer (4) mit einer negativen Spannung belegbar ist, wobei das zweite Ionenbeschleunigungsgitter (6.2) und das dritte Ionenbeschleunigungsgitter (6.3) mittels Spannungsbelegung zum Beschleunigen und/oder Verzögern des sich ergebenden Ionenstrahls (I) ausgebildet sind. Electric engine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the ion acceleration gratings ( 6 ) one of the separation chamber ( 4 ) facing first ionic acceleration grid ( 6.1 ) and in the direction of acceleration (B) following a second ion acceleration grid ( 6.2 ) and a third ionic acceleration lattice ( 6.3 ), wherein the first ion acceleration grid ( 6.1 ) for aspirating ions from the separation chamber ( 4 ) is assignable with a negative voltage, wherein the second ion acceleration grid ( 6.2 ) and the third ion acceleration lattice ( 6.3 ) by means of voltage assignment for accelerating and / or delaying the resulting ion beam ( I ) are formed. Elektrisches Triebwerk (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansauggitter (8) zum Ansaugen von Elektronen aus der Trennkammer (4) mit einer positiven Spannung belegbar sind, wobei die Beschleunigungsgitter (10) jeweils ein dem Elektronenbeschleunigungskanal (7) zugewandtes erstes Beschleunigungsgitter (10.1) und ein der Rekombinationskammer (5) zugewandtes zweites Beschleunigungsgitter (10.2) umfassen, wobei das erste Beschleunigungsgitter (10.1) und das zweite Beschleunigungsgitter (10.2) mittels Spannungsbelegung zum Beschleunigen und/oder Verzögern des sich ergebenden Elektronenstrahls (E) ausgebildet sind. Electric engine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the intake grids ( 8th ) for sucking electrons from the separation chamber ( 4 ) are assignable with a positive voltage, wherein the acceleration grid ( 10 ) one each the electron acceleration channel ( 7 ) facing first acceleration grid ( 10.1 ) and one of the recombination chamber ( 5 ) facing second acceleration grid ( 10.2 ), wherein the first acceleration grid ( 10.1 ) and the second acceleration grid ( 10.2 ) are formed by means of voltage assignment for accelerating and / or delaying the resulting electron beam (E). Elektrisches Triebwerk (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit vorgesehen ist, mittels derer die Spannungsbelegung der Ionenbeschleunigungsgitter (6), der Ansauggitter (8), der Umlenkeinheiten (9), der Beschleunigungsgitter (10) und optional der Ablenkeinheiten (11) steuerbar und/oder regelbar ist. Electric engine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a control unit is provided, by means of which the voltage assignment of the ion acceleration gratings ( 6 ), the intake grille ( 8th ), the diverters ( 9 ), the acceleration grid ( 10 ) and optionally the deflection units ( 11 ) is controllable and / or controllable. Verfahren zum Betrieb des elektrischen Triebwerks (1), umfassend: – eine Trennkammer (4), – eine in einer Beschleunigungsrichtung (B) des Plasmas (P) entlang einer Symmetrieachse (3) der Trennkammer (4) nachgelagerte Rekombinationskammer (5), die durch eine Anzahl von Ionenbeschleunigungsgittern (6) von der Trennkammer (4) getrennt ist, – mindestens zwei Elektronenbeschleunigungskanäle (7), die von der Symmetrieachse (3) von der Trennkammer (4) abzweigen und mittels jeweils eines Ansauggitters (8) von der Trennkammer (4) getrennt sind, – eine Anzahl von zwischen dem Elektronenbeschleunigungskanal (7) und der Rekombinationskammer (5) angeordneten Beschleunigungsgittern (10), wobei das Verfahren umfasst: – Zuführen eines Plasmas (P) aus einer Plasmaquelle in die Trennkammer (4) ohne vorheriges Abführen von Elektronen, – Extrahieren von Ionen aus dem Plasma (P) in die Rekombinationskammer (5) und Beschleunigung als Ionenstrahl (I) durch Anlegen von Spannung an die Ionenbeschleunigungsgitter (6), – Extrahieren von Elektronen aus dem Plasma (P) in mindestens einen der Elektronenbeschleunigungskanäle (5) durch Anlegen von Spannung an das jeweilige Ansauggitter (8) und Beschleunigung als Elektronenstrahl (E) in die Rekombinationskammer (5) durch Anlegen von Spannung an die Beschleunigungsgitter (10), derart, dass der Elektronenstrahl (E) zur Rekombination und/oder Ablenkung in oder nach der Rekombinationskammer (5) auf den Ionenstrahl (I) trifft. Method of operating the electric engine ( 1 ), comprising: - a separation chamber ( 4 ), One in an acceleration direction (B) of the plasma (P) along an axis of symmetry ( 3 ) of the separation chamber ( 4 ) downstream recombination chamber ( 5 ) by a number of ion acceleration gratings ( 6 ) from the separation chamber ( 4 ), - at least two electron acceleration channels ( 7 ) extending from the axis of symmetry ( 3 ) from the separation chamber ( 4 ) branch off and by means of a respective intake grille ( 8th ) from the separation chamber ( 4 ) are separated A number of between the electron acceleration channel ( 7 ) and the recombination chamber ( 5 ) arranged acceleration gratings ( 10 ), the method comprising: - supplying a plasma (P) from a plasma source into the separation chamber ( 4 ) without previous removal of electrons, - extraction of ions from the plasma (P) into the recombination chamber ( 5 ) and acceleration as an ion beam ( I ) by applying voltage to the ion acceleration gratings ( 6 ), - extracting electrons from the plasma (P) into at least one of the electron acceleration channels ( 5 ) by applying voltage to the respective intake grille ( 8th ) and acceleration as electron beam (E) into the recombination chamber ( 5 ) by applying voltage to the accelerator grid ( 10 ), such that the electron beam (E) for recombination and / or deflection in or after the recombination chamber ( 5 ) on the ion beam ( I ) meets.
DE102013217059.9A 2013-08-27 2013-08-27 Electric engine and method of operation Expired - Fee Related DE102013217059B3 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013217059.9A DE102013217059B3 (en) 2013-08-27 2013-08-27 Electric engine and method of operation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013217059.9A DE102013217059B3 (en) 2013-08-27 2013-08-27 Electric engine and method of operation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102013217059B3 true DE102013217059B3 (en) 2014-11-20

Family

ID=51831603

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102013217059.9A Expired - Fee Related DE102013217059B3 (en) 2013-08-27 2013-08-27 Electric engine and method of operation

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102013217059B3 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111878337A (en) * 2020-07-06 2020-11-03 安徽华东光电技术研究所有限公司 Ion thruster

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4937456A (en) * 1988-10-17 1990-06-26 The Boeing Company Dielectric coated ion thruster
US6724160B2 (en) * 2002-04-12 2004-04-20 Kaufman & Robinson, Inc. Ion-source neutralization with a hot-filament cathode-neutralizer
WO2011088335A1 (en) * 2010-01-15 2011-07-21 Nasa Glenn Research Center Electric propulsion apparatus
US20110232261A1 (en) * 2008-11-28 2011-09-29 Ecole Polytechnique Electronegative plasma thruster with optimized injection
WO2012042143A1 (en) * 2010-09-30 2012-04-05 Astrium Sas Method and device for forming a plasma beam

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4937456A (en) * 1988-10-17 1990-06-26 The Boeing Company Dielectric coated ion thruster
US6724160B2 (en) * 2002-04-12 2004-04-20 Kaufman & Robinson, Inc. Ion-source neutralization with a hot-filament cathode-neutralizer
US20110232261A1 (en) * 2008-11-28 2011-09-29 Ecole Polytechnique Electronegative plasma thruster with optimized injection
WO2011088335A1 (en) * 2010-01-15 2011-07-21 Nasa Glenn Research Center Electric propulsion apparatus
WO2012042143A1 (en) * 2010-09-30 2012-04-05 Astrium Sas Method and device for forming a plasma beam

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111878337A (en) * 2020-07-06 2020-11-03 安徽华东光电技术研究所有限公司 Ion thruster

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19652021B4 (en) Ion source and ionization process
DE19681165C2 (en) Ion implanter for implantation of ions into e.g. semiconductor substrates in electronic device mfr.
DE19681168C2 (en) Ion implanter for implantation of ions into substrates e.g. semiconductor wafers in electronic device mfr.
EP1123642B1 (en) Plasma accelerator arrangement
DE19948229C1 (en) High frequency ion source
EP0349555A1 (en) High-frequency ion source.
DE112007002686T5 (en) Ion transfer arrangement
DE2039832A1 (en) Method and apparatus for accelerating particles
DE102014226039A1 (en) Ionization device and mass spectrometer with it
DE102017204590B3 (en) Cusp-field engine
DE102012207403A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR CHECKING IONES IN A MASS SPECTROMETER HELD IN A SUB-ATMOSPHERIC PRESSURE RATE
DE102007043955B4 (en) Device for reducing the impact of a surface area by positively charged ions and ion accelerator arrangement
DE1222589B (en) Device for generating a space-charge-neutralized beam of charged particles
DE2608958A1 (en) DEVICE FOR GENERATING RAYS FROM CHARGED PARTICLES
DE102013217059B3 (en) Electric engine and method of operation
DE102006034988B4 (en) Ion source for generating negatively charged ions
EP0000865B1 (en) Ion source comprising an ionisation chamber for chemical ionisation
DE1087718B (en) Method and device for trapping atomic ions to ignite a plasma
EP0545064B1 (en) Device for filtering charged particles, energy filter and analyser using such an energy filter
DE102008053088A1 (en) Aperture diaphragms between high frequency ion guide systems
WO2006119966A2 (en) Method and devices for the mass-selective transport of ions
EP2586052B1 (en) Apparatus for structuring solid surfaces using ion beams from an ion beam spectrum
DE102010047331B4 (en) Ion beam apparatus and method of operating the same
DE19655205C2 (en) Ion implanter for implantation of ions into e.g. semiconductor substrates in electronic device mfr.
DE19655208C2 (en) Ion implanter for implantation of ions into substrates e.g. semiconductor wafers in electronic device mfr.

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee