DE1236675B - Vorrichtung zur Erzeugung und Erhitzung eines Ionen-Elektronen-Plasmas - Google Patents

Description

deutsches ^TV^SnS patentamt Deutschem.: 21g-21/21

AUSLEGESCHRIFT

Nummer: 1236 675

Aktenzeichen: U 9621 VIII c/21;

Anmeldetag: 28. Februar 1963

Auslegetag: 16. März 1967

Die Erfindung betrifft magneto-hydrodynamische Vorrichtungen und im besonderen eine Vorrichtung zur Erzeugung, Erhitzung und Einschließung eines Ionen-Elektronen-Plasmas; durch die Erfindung wird eine Vorrichtung dieser Art geschaffen, bei welcher das Plasma im wesentlichen frei von Verunreinigungen gehalten wird, während es einem außerordentlich starken Heizstrom ausgesetzt wird.

Bei der Erzeugung von erhitztem Plasma aus leichtem Breonstoffgas zur Erzeugung von Ionen, Neutronen, Kernwechselwirkungen oder für andere Zwecke ist es wesentlich, daß die Reinheit des Gases aufrechterhalten wird, wenn eine maximale Plasmatemperatur erzielt werden soll. Die Hauptquelle für Verunreinigungen sind in den bekannten Plasmaanlagen Isolatoren, aus denen beim Auftreffen der in in einem heißen Plasma vorhandenen energiereichen Teilchen ohne weiteres Verunreinigungen freigesetzt werden. In Plasmaanlagen vom Pinch-Typ ist jedoch ein elektrisches Feld erforderlich, so daß ein Isolator ein notwendiger Bestandteil der Vorrichtung ist. Frühere Lösungen des Problems der Plasmaverunreinigung gehen im allgemeinen davon aus, das heiße Plasma aus der Nachbarschaft der Isolatoren zu isolieren.

Die vorliegende Erfindung gibt ein anderes und besseres Mittel an Hand, um eine Verunreinigung des Plasmas durch die Isolatoren zu verhindern. Sie geht hierbei aus von einer Vorrichtung zur Erzeugung und Erhitzung eines Ionen-Elektronen-Plasmas hoher Reinheit, mit einem vakuumdicht abgeschlossenen Gehäuse aus einem elektrisch leitenden Material, in dem ein Isolator und eine erste Elektrode angeordnet ist, mit einem ebenfalls im besagten Gehäuse isoliert gehalterten und sich von einem Gehäuseende bis in den Bereich der ersten Elektrode sich erstreckenden langen elektrisch leitenden Halter, dessen Stirnfläche der ersten Elektrode im Abstand gegenübersteht und eine zweite Elektrode bildet, mit Einrichtungen zum Evakuieren des Gehäuses und zum Beschicken des Gehäuses mit Gas, mit einer elektrischen Stromquelle, die zwischen dem Gehäuse und dem leitenden Halter an von der ersten und zweiten Elektrode entfernten Stellen angeschlossen ist, und mit einer Lichtbogenzündeinrichtung.

Solche Vorrichtungen sind bereits bekannt, allerdings liegt im Fall der bekannten Vorrichtung nur eine der beiden genannten Elektroden an Hochspannung, während die zweite nur als Meßelektrode verwendet wird.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, denjenigen Teil des Plasmas, der sich anfänglich in der Vorrichtung zur Erzeugung und Erhitzung
eines Ionen-Elektronen-Plasmas

Anmelder:

United States Atomic Energy Commission,
Washington, D. C (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. C Wallach, Dipl.-Ing. G. Koch
und Dr. T. Haibach, Patentanwälte,
München 2, Kaufingerstr. 8

Als Erfinder benannt:
William Randolph Baker,
Orinda, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 2. März 1962 (177 140)

Nähe des Isolators befindet, von dem übrigen Plasma zu trennen, so daß dieses in einem außerordentlich reinen Zustand für eine nachfolgende weitere Erhitzung zurückbleibt. Dieser Gedanke wird verwirklicht durch eine Vorrichtung der obengenannten Art, bei der erfindungsgemäß die im Abstand von dem Isolator und der Gehäusewand angeordnete erste Elektrode durch mehrere an ihrem Umfang im Abstand voneinander angeordnete und Durchlässe für das Arbeitsgas bzw. Plasma bildende elektrische Leiter, die in einer zur Erstreckung des leitenden Halters senkrechten Richtung verlaufen, mit der Gehäusewandung elektrisch leitend verbunden ist.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung arbeitet in drei aufeinanderfolgenden Stadien; einem ersten Stadium, in welchem Gas in der Vorrichtung ionisiert wird, einem zweiten Stadium, in welchem das Plasma in der Nähe der Isolatoren entfernt wird, und einem dritten Stadium, in welchem das verbleibende übrige Plasma erhitzt wird. Diese Stadien gehen beim Betriebsablauf nach der Leistungszufuhr an die Vorrichtung in sehr rascher Aufeinanderfolge vor sich.

Ein weiterer wesentlicher Gesichtspunkt bei Plasmaanlagen besteht darin, daß der Scheitelstrom aus der Stromquelle der Plasmavorrichtung im bestgeeigneten Zeitpunkt zugeführt wird. Die der Plasmaanordnung und der zugehörigen Schaltung inne-

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wohnende Streuinduktivität bewirkt, daß der Speisestrom allmählich auf einen Scheitelwert ansteigt und sodann abfällt. In der Plasmaanordnung bildet sich eine Plasmasäule, die für eine kurze Periode bestehenbleibt und sich sodann zerstreut. Zur Erzielung einer maximalen Erhitzung sollte das Auftreten des Scheitelstroms zeitlich mit derjenigen Periode zusammenfallen, während der die Plasmasäule existiert. Bei vielen Plasmavorrichtungen kann jedoch die Ausbildung der Plasmasäule nicht so lange verzögert werden, bis der Strom ein Maximum erreicht. Dann wird die maximale Erhitzung nicht erzielt. Außer den schon erwähnten Vorteilen wird durch die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung geschaffen, bei der die Bildung der Plasmasäule verzögert wird, bis der Scheitelstrom durch die Anordnung fließt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Vorrichtung gemäß der Erfindung aus einem beiderseits verschlossenen leitenden Gehäuse, wobei einer der stimseitigen Verschlüsse ein Isolator ist. Ein elektrisch leitender Halter (Innenzylinder) von kleinerem Durchmesser durchdringt den Isolator und erstreckt sich längs der Achse des Gehäuses bis zu einem in der Mitte gelegenen Punkt innerhalb des Gehäuses. Weiter ist gleichfalls koaxial in dem Gehäuse eine Scheibenelektrode vorgesehen, die in Abstand vom Ende des Halters angeordnet ist, derart, daß dazwischen eine Bogenstrecke verbleibt. Radial verlaufende elektrische Leiter verbinden die Scheibenelektrode mit dem Gehäuse. Der Raum auf der von der Bogenstrecke abgewandten gegenüberliegenden Seite der Scheibe bildet eine Kammer zur Aufnahme des verunreinigten Plasmas.

Im Betrieb wird ein Brennstoffgas, wie beispielsweise Deuterium, in das evakuierte Gehäuse eingebracht und zwischen dem Gehäuse und dem Halter an Punkten in der Nähe des Isolators ein Hochstromimpuls angelegt, worauf die erwähnten Betriebsabläufe sich abwickeln. Zunächst wird eine Bogenentladung in einem mittleren Punkt in der Bogenstrecke gezündet, die sich rasch symmetrisch zwischen dem Halter und dem Gehäuse ausbreitet, wodurch das Gas ionisiert wird und sich ein Plasma bildet. Im zweiten Stadium wird das zwischen den Wandungen des Gehäuses und des Halters befindliehe verunreinigte Plasma durch das Magnetfeld des Bogens in Richtung von dem Isolator weg und auf die Sammelkammer zu beschleunigt, wodurch das Plasma im Bereich der Bogenstrecke zwischen der Scheibenelektrode und dem stimseitigen Ende des Halters gegenüber dem Isolator und den Zylinderwandungen isoliert zurückbleibt. Im dritten Stadium der Wirkungsweise wird das reine Plasma in der Bogenstrecke nach dem bekannten Pinch-Effekt komprimiert und erhitzt, unter minimaler Verunreinigung durch Teilchen von den Wandungen und dem Isolator sowie mit maximalem Strom.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels für eine Vorrichtung nach der Erfindung an Hand der Zeichnung; in dieser zeigt

Fig. 1 eine Längsschnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels, wobei bestimmte Teile der elektrischen Schaltung in Blockform angedeutet sind,

F i g. 2 eine Schnittdarstellung längs der Linie 2-2 in der F i g. 1,

F i g. 3 eine Schnittdarstellung längs der Linie 3-3 in der F i g. 1,

Fig.4a bis 4e vereinfachte Darstellungen des Ausführungsbeispiels zur Veranschaulichung der aufeinanderfolgenden Betriebsstadien der Anlage,

F i g. 5 a bis 5 e graphische Darstellungen über die Änderung des der Anlage zugeführten Stroms in Abhängigkeit von der Zeit,

F i g. 6 eine Darstellung der Vorrichtung nach der Fig. 1 in vereinfachter Form, wobei zusätzlich eine Pralleinrichtung zur Ableitung der Plasmabewegung vorgesehen ist.

Die in den F i g. 1, 2 und 3 dargestellte Plasma-Pinch-Röhre9 besitzt ein elektrisch leitendes zylindrisches Gehäuse 11 aus Wolfram oder einem ähnlichen Werkstoff. Die Länge des Gehäuses 11 ist zwei- bis dreimal so groß wie sein Durchmesser; an seinem einen Ende ist er mit einem leitenden Stirnverschlußteil 12 abgeschlossen. In dem Gehäuse 11 ist nahe dem stimseitigen Abschluß 12 koaxial eine erste scheibenförmige leitende Elektrode 13 angeordnet, die in einen Halterungsring 14 eingesetzt ist und auf der dem Abschlußteil 12 abgewandten Seite eine konkave Oberfläche besitzt; die Elektrode 13 ist mit dem Gehäuse 11 durch mehrere elektrisch leitende Stäbe oder Rippen 16 aus rostfreiem Stahl verbunden, die von dem Ring 14 radial auswärts verlaufen und die Innenwandung des Gehäuses berühren. Diese Rippen 16 weisen ausreichenden Abstand voneinander auf, so daß das beschleunigte Plasma zwischen ihnen leicht hindurchtreten kann. Der Ring 14 wird durch ein koaxial angeordnetes leitendes Rohr 17, das in seiner Wandung Öffnungen 18 zum Durchtritt von Gas aufweist, in Abstand von dem Verschlußteil 12 gehalten.

Am gegenüberliegenden Ende ist das Gehäuse 11 mit einem Ringflansch 19 versehen, der gleichzeitig als elektrischer Anschluß und als Halterung für einen ringförmigen Isolator 21 aus Aluminiumoxyd dient An dem Flansch 19 sind mittels Bolzen mehrere Nylon-Halterungsstücke 22 befestigt, die über den Rand des Isolators 21 vorspringen und den Isolator 21 an dem Flansch koaxial zu diesem festlegen. Der Isolator 21 besitzt eine Mittelöffnung 23 von kleinerem Durchmesser als der Durchmesser des Gehäuses 11; diese Mittelöffnung nimmt einen inneren Kupferzylinder (Halter) 24 auf, der sich koaxial in das Gehäuse 11 bis in die Nähe der ersten Elektrode 13 erstreckt. Die innere Stirnseite des Halters 24 ist mit einer zweiten Scheibenelektrode 26 abgeschlossen; diese weist einen konkaven Mittelteil 25 auf, welcher der ersten Elektrode 13 gegenübersteht, so daß ein Spalt 27 zwischen ihnen verbleibt. In dieser Weise verbleibt zwischen dem Halter 24 und dem Gehäuse 11 eine ringförmige Plasmakammer 29, die den Spalt

27 einschließt. Der Durchmesser der zweiten Elektrode 26 ist größer als der Durchmesser der ersten Elektrode 13.

Der sich außerhalb des Isolators 21 erstreckende Teil des Halters 24 ist von einer ringförmigen Hülse

28 aus Messing umgeben. Das eine Ende der Hülse 28 liegt gegen den Isolator 21 an, das gegenüberliegende Ende ist mittels geeigneter Bolzen oder Schrauben 30 an dem Halter 24 befestigt.

Um die Ionisation des Gases in dem Gehäuse herbeizuführen und die Symmetrie der Bogenentladung während der verschiedenen Stadien des Betriebs zu gewährleisten, ist innerhalb des Halters 24 längs seiner Achse in der Nähe einer kleinen öffnung 32 in der Mitte des konkaven Teils 25 der zweiten Elek-

trode 26 ein Funkenstreckenelement 31 vorgesehen. Zwischen der Öffnung 32 und einem Funkenstreckenring 36 ist koaxial ein zylindrischer Isolator 33 mit Mittelbohrung 34 angeordnet; der Funkenstreckenring 36 besitzt in der Mitte eine Funkenstreckenelektrode 37, die auf die Bohrung 34 ausgerichtet ist. Die Funkenstreckenelektrode 37 ist von dem Ring 36 durch einen koaxialen Funkenstreckenisolator 38 isoliert; das Ende der Mittelelektrode 37 ist jedoch nicht isoliert, so daß sich zwischen der Elektrode 37 und dem Ring 36 ein Funken bzw. Bogen ausbilden kann. Über zwei isolierte Leitungen 39 bzw. 41, welche die Funkenstreckenelektrode 37 bzw. den Ring 36 mit einer Impuls-Energiequelle 42 verbinden, werden elektrische Impulse zur Erzeugung eines Bogens zugeführt. In dieser Weise wird der Bogen in der Röhre 9 stets an der gleichen Stelle eingeleitet.

Im folgenden werden die elektrische Energiequelle und die elektrischen Anschlüsse beschrieben. Es ist eine Hochstromquelle 43 des Typs mit einer großen Kondensatorbank, die auf ein hohes Potential aufgeladen werden kann, vorgesehen. Aus einer derartigen Kondensatorbank ist eine sehr hohe Energiemenge in einer sehr kurzen Zeit verfügbar; die Spitzenleistung wird hauptsächlich nur durch die Streuinduktivität in der Energiequelle, den Anschlußkabeln und der Pinch-Röhre 9 begrenzt. Zwischen dem Ausgang der Energiequelle 43 und mehreren Koaxialhebeln 46, deren äußere Abschirmungen mit dem Ringflansch 19 und deren Mittelleiter mit der Hülse 28 verbunden sind, ist ein Hochstromschalter

44 vorgesehen. Die Anschlußstellen der Kabel 46 sind gleichmäßig über den Flansch 19 und die Hülse 28 verteilt, um einen gleichmäßigen Stromfluß an allen Stellen entlang des Umfangs des Halters 24,28 zu erhalten. Es ist notwendig, daß diese Anschlüsse in der Nähe des Isolators 21 liegen, so daß der kürzeste Weg für den Stromschluß aus der Stromquelle an der Stelle des Isolators ist. Dies ist erforderlich, damit in der Anordnung die geeigneten Magnetfelder erzeugt werden, wie weiter unten noch erläutert wird. Bei einer typischen Ausführungsform gemäß der Erfindung sind fünfzig in gleichen Abständen angeordnete Kabel 46 zur Stromleitung von dem Schalter 44 an die Pinch-Röhre 9 vorgesehen. Mit dem Hochstromschalter ist ein Impuls-Zeitgeber

45 verbunden, um die Impulserzeugung in der Funkenstrecken-Stromquelle 42 mit der Schließung des Primärstromschalters 44 zu koordinieren.

Zur Herstellung der gewünschten Gasatmosphäre in der Kammer 29 sind im Gehäuse 11 in der Nähe der Stirnseite 12 öffnungen 50 bzw. 55 zum Anschluß einer Vakuumpumpe 47 bzw. einer Gasquelle 48 vorgesehen. Nachdem die Kammer 29 durch die Vakuumpumpe evakuiert worden ist, wird ein ionisierbares Brennstoffgas, wie beispielsweise Deuterium oder Tritium, aus der Gasquelle 48 zugeführt. Zur Aufrechterhaltung des Vakuums in der Röhre 9 sind an den erforderlichen Stellen herkömmliche O-Ring-Vakuumdichtungen vorgesehen.

Im folgenden wird nun die Wirkungsweise der Anlage beschrieben. Kurz nach Schließung des Primärschalters 44 wird durch den Impulszeitgeber 45 das Funkenstreckenelement 31 zur Zündung veranlaßt. Zwischen dem Ring 36 und der Funkenstreckenelektrode 37 entsteht dadurch ein Bogen, der eine große Menge von Ionen und Elektronen liefert. Da sich der Ring 36 auf Massepotential, der Halter 24

jedoch auf einem höheren Potential befindet, entsteht ein Bogen von dem Ring 36 durch die Mittelbohrung 34 zur zweiten Elektrode 26, wodurch noch weitaus mehr Ionen und Elektronen gebildet werden. Ein Teil des so entstehenden Plasmas tritt rasch durch die Öffnung 32 hindurch, und es setzt eine Bogenbildung zwischen der ersten Elektrode 13 und der zweiten Elektrode 26 über den Spalt bzw. die Bogenstrecke27 ein.
ίο Der weitere Betriebsablauf wird im folgenden an Hand der Fig. 4a bis 4e in Verbindung mit den Fig. 5a bis 5e beschrieben. Die Fig. 5a bis 5e sind eine graphische Darstellung der an die Pinch-Röhre 9 angelegten Impuls-Wellenform, und die einzelnen Figuren zeigen jeweils den Punkt in der Wellenform an, bei dem der in der betreffenden Figur der F i g. 4 a bis 4 e gezeigte Zustand erreicht wird.

In den F i g. 4 a und 5 a ist die Pinch-Röhre 9 mit einem Gas 61 gefüllt, das nicht ionisiert ist mit Ausnähme eines kleinen Bereichs in der Nähe des Funkenstreckenelements 31, wo sich ionisiertes Gas gebildet hat, wie durch den punktierten Bereich 62 angedeutet ist. In der F i g. 4 a ist die Röhre 9 daher gerade unmittelbar nach der Bogenbildung über die Bogenstrecke 27 dargestellt; der zwischen dem Halter 24 und dem Gehäuse 11 fließende Strom aus der Hochstromquelle 43 hat den durch den Zeitpunkt 64 der Wellenkurve 63 in der F i g. 5 a angedeuteten Wert. Infolge der Streuinduktivität ist der Strom im Zeitpunkt 64 verhältnismäßig niedrig, er steigt jedoch rasch an.

Der Bogen breitet sich aus, wodurch die Ionisierung des Gases 61 fortgesetzt wird, bis der gesamte Raum in der Kammer 29 mit Plasma gefüllt ist, wie in der Fig.4b gezeigt ist, wobei Strom zwischen dem Gehäuse 11 und dem Halter 24 fließt. Das in dem Raum zwischen der stirnseitigen Abschlußscheibe 12 und der ersten Elektrode 13 und den Rippen 16 befindliche Gas bleibt im wesentlichen neutral, da in diesem Raum keine Bogenbildung stattfindet. Der Strom ist für den in der Fig. 4b veranschaulichten Zustand durch den Punkt 66 auf der Kurve 63 in der F i g. 5 b angedeutet. Zu diesem Zeitpunkt besitzt das Plasma einen niedrigen Widerstand, so daß ein hoher Bogenstrom durch dieses fließt. Der Strom über den Isolator 21 bewirkt, daß aus dem Isolator 21 Verunreinigungen in das Plasma freigesetzt werden.
Der beschriebene radiale Stromverlauf durch das Plasma erzeugt ein Magnetfeld, welches das Plasma, wie in der Fig. 4c gezeigt ist, in Richtung von dem Isolator 21 weg beschleunigt. Das Plasma in der Kammer 29 mit den Verunreinigungen aus dem Isolator 21 wird daher längs der Kammer von dem Isolator 21 weggedrängt. Infolge des kleineren Durchmessers ist das Magnetfeld in der Nähe des Halters 24 etwas stärker, und das in der Nähe des Halters befindliche Plasma wird schneller beschleunigt, derart, daß die Grenzfläche des Plasmas einen schrägen Verlauf erhält, wie in der Fig. 4c gezeigt ist. Zu dieser Zeit ist der Strom auf einen Zwischenwert 67 längs der Kurve 63 angestiegen, wie sich aus der Darstellung in der F i g. 5 c ergibt.

Wie aus der F i g. 4 d ersichtlich ist, wird das verunreinigte Plasma zwischen die Rippen 16 in den Raum in der Nähe des Verschlußteils 12 einschließlich des Raums in der Röhre 17 gespült. Die zuvor aus dem Isolator 21 in das Plasma freigesetzten Ver-

Claims (2)

1 unreinigungen werden zusammen mit dem Plasma beschleunigt, und der ringförmige Teil der Kammer 29 wird daher frei von Plasma und Verunreinigungen. Das zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 13 bzw. 26 befindliche Plasma bleibt daher von dem verunreinigten Plasma und von dem Isolator 21 isoliert. In diesem Zeitpunkt steigt der Strom weiter in Richtung auf seinen Maximalwert an, wie in der F i g. 5 d durch den Punkt 68 längs der Kurve 63 angedeutet ist. Der Strom bewirkt jedoch nun nicht mehr eine Beschleunigung des verunreinigten Plasmas, sondern ist auf das reine Plasma zwischen den Elektroden 13 und 26 begrenzt. Der zuvor direkt von dem Gehäuse 11 zu dem Behälter 24 fließende Strom ist nunmehr über die Rippen 16 auf die erste Elektrode 13 umgeschaltet und fließt von dort über die Bogenstrecke 27 zu der zweiten Elektrode 26. In der F i g. 4 e drängt das von dem durch das reine Plasma zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 13 bzw. 26 fließenden Strom gebildete Magnetfeld das Plasma zu einer äußerst dichten Säule zusammen, nach einem dem Fachmann wohlbekannten Effekt. In diesem Zeitpunkt sind die in den Fig. 4a bis 4e dargestellten Betriebsabläufe beendet, und der Strom hat seinen Scheitelwert 69 er- as reicht, wie in der F i g. 5 e gezeigt ist. Somit wird der Scheitelstrom dem zusammengedrängten, verdichteten Plasma zugeführt und bewirkt eine maximale Erhitzung des Plasmas. Infolge der statistischen Bewegung der Plasmateilchen in der Säule finden verschiedenartige Reaktionen zwischen diesen Teilchen statt, wobei viele derartige Reaktionen in der Fachwelt bekannt sind. Indem der Eintritt von Verunreinigungen in das Plasma verhindert wird, ermöglicht die Erfindung die Erzielung einer wesentlich höheren Plasmatemperatur als in bekannten PinchRöhren mit vergleichbaren Betriebsparametern. Durch die Erfindung wird so eine leistungsfähige Ionen* und Neutronenquelle geschaffen, die für thermonukleare Studien interessant ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzt das Gehäuse 11 einen Durchmesser von 15,24 cm und eine Länge von 40,64 cm, der Halter 24 einen Durchmesser von 10,16 cm und eine Länge von 30,48 cm. Die Kammer 29 besitzt somit eine Dicke in radialer Richtung von etwa 2,54 cm. Der Abstand zwischen der ersten Elektrode 13 und der zweiten Elektrode 26 ist im allgemeinen auf etwa 2,54 cm an der weitesten Stelle eingestellt. Die Hochstromquelle 43 besitzt eine Kondensatorbank von 50 bis 100 Mikrofarad, die Ausgangsspannung ist von 30000 bis 60000 Volt veränderlich. Die jeweiligen besonderen optimalen Werte von Kapazität, Spannung und Elektrodenabstand werden am besten empirisch bestimmt und hängen von der Art des verwendeten Brennstoffgases, der Größe der Streuinduktivität in der Schaltung und weiteren veränderlichen Faktoren ab. Die angegebenen Parameterwerte sollen nur die Kenngrößen einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung erläutern, ohne daß ihnen kri- tische Bedeutung für die Anwendung der Erfindung zukommen soll. In bestimmten Fällen kann es vorteilhaft sein, zwischen den Rippen 16 und dem stirnseitigen Abschlußteil 12 Pralleinrichtungen anzuordnen, um eine Reflexion des beschleunigten verunreinigten Plasmas zurück durch die Rippen 16 hindurch zu verhindern. In der F i g. 6 ist eine vereinfachte Längsschnittdarstellung der Ausführungsform 675 gemäß der Erfindung mit Pralleinrichtungen 81 gezeigt, die aus konzentrischen Zylindern bestehen und das beschleunigte Plasma dispergieren. Die Pralleinrichtungen 81 sind koaxial zwischen dem Gehäuse 11 und der Röhre 17 an dem stimseitigen Verschlußteil angeordnet. Das beschleunigte Plasma wird von dem stimseitigen Verschlußteil 12 reflektiert; infolge kleinerer Oberflächenunregelmäßigkeiten an dem Verschlußteil 12 sowie Zusammenstößen mit dem ankommenden Plasma wird jedoch die geordnete Bewegung des Plasmas gegen die Pralleinrichtungen abgelenkt. Nach einer weiteren Abwandlung kann die der Kammer 29 zugewandte Oberfläche des Isolators 21 konisch ausgebildet sein, derart, daß der äußere Rand des Isolators 21 dem stimseitigen Abschlußteil 12 näher steht als der Innenrand, um die in der Fig. 4c gezeigte Ungleichmäßigkeit der Plasmabeschleunigung zu beseitigen; hierdurch soll erreicht werden, daß die Grenzfläche des beschleunigten Plasmas im Zeitpunkt, in dem sie die Bogenstrecke 27 passiert, in Richtung eines Radius der Röhre 9 verläuft. Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Erzeugung und Erhitzung eines Ionen-Elektronen-Plasmas hoher Reinheit, mit einem vakuumdicht abgeschlossenen Gehäuse aus einem elektrisch leitenden Material, in dem ein Isolator und eine erste Elektrode angeordnet ist, mit einem ebenfalls im besagten Gehäuse vom erwähnten Isolator gegenüber dem Gehäuse isoliert gehalterten und sich von einem Gehäuseende bis in den Bereich der ersten Elektrode sich erstreckenden langen, elektrisch leitenden Halter, dessen Stirnfläche der ersten Elektrode im Abstand gegenübersteht und eine zweite Elektrode bildet, mit Einrichtungen zum Evakuieren des Gehäuses und zum Beschicken des Gehäuses mit Gas, mit einer elektrischen Stromquelle, die zwischen dem Gehäuse und dem leitenden Halter an von der ersten und zweiten Elektrode entfernten Stellen angeschlossen ist, und mit einer Lichtbogenzündeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die im Abstand von dem Isolator (21) und der Gehäusewand (11) angeordnete erste Elektrode (13,14) durch mehrere an ihrem Umfang im Abstand voneinander angeordnete und Durchlässe für das Arbeitsgas bzw. Plasma bildende elektrische Leiter (16), die in einer zur Erstreckung des leitenden Halters (24) senkrechten Richtung verlaufen, mit der Gehäusewandung (11) elektrisch leitend verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11) zylindrisch ist, daß der Isolator (21) einen Teil der Gehäusewandung an einer ersten Stirnseite des Gehäuses bildet, daß die erste Elektrode (13,14) scheibenförmig ausgebildet und rechtwinklig zur Längsachse des Gehäuses angeordnet ist, daß die erste Elektrode einen im wesentlichen kleineren Durchmesser als das Gehäuse besitzt und in Abstand von dessen zweiter Stirnseite (12) angeordnet ist und daß der Halter für die zweite Elektrode aus einem röhrenförmigen leitenden Teil (24) besteht, das an dem Isolator (21) befestigt ist, innerhalb des Gehäuses entlang dessen Längsachse in Richtung auf die zweite Stirnseite (12) verläuft und