DE69207720T2

DE69207720T2 - Plasma accelerator with closed electron track

Info

Publication number: DE69207720T2
Application number: DE1992607720
Authority: DE
Inventors: Boris A Arkipov; Andrey M Bishaev; Vladimir M Gavriushin; Yuri M Gorbachov; Vladimir P Kim; Vjacheslav I Kozlov; Konstantin N Kozubbsky; Nikolai N Maslennikov; Alexei I Morozov; Dominic D Sevruk
Original assignee: Fakel Enterprise
Current assignee: Fakel Enterprise
Priority date: 1991-11-04
Filing date: 1992-10-30
Publication date: 1996-05-30
Anticipated expiration: 2012-10-31
Also published as: DE69207720D1; EP0541309A1; EP0541309B1

Description

Technical area

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Plasmatechnologie und kann bei der Entwicklung von Beschleunigern mit geschlossenem Elektronenflub (Accelerators with Closed Electron Drift-ACED) eingesetzt werden, die als Elektroantriebs-Triebwerke (Electric Propulsion Thrusters-EPT) verwendet werden, oder bei der Ionenplasma-Materialbearbeitung in einem Vakuum.The present invention relates to the field of plasma technology and can be used in the development of accelerators with closed electron drift (ACED) used as electric propulsion thrusters (EPT) or in ion plasma material processing in a vacuum.

Technical background

Es sind Plasmatriebwerke oder "Beschleuniger" mit einem geschlossenen Elektronenfluß bekannt. Diese Triebwerke umfassen normalerweise eine Entladungskammer mit einem ringförmigen Beschleunigungskanal; eine in dem Beschleunigungskanal angeordnete Anode; ein magnetisches System; und eine Kathode. Diese Triebwerke sind wirkungsvolle Vorrichtungen für die Ionisierung und Beschleunigung unterschiedlicher Substanzen und werden als EPT und als Quellen beschleunigter Ionenflüsse eingesetzt. Sie weisen jedoch einen relativ niedrigen Wirkungsgrad und eine unzureichende Lebensdauer auf, um eine Lösung für eine Reihe von Problemen darzustellen.Plasma thrusters or "accelerators" with a closed electron flow are known. These thrusters usually comprise a discharge chamber with an annular acceleration channel; an anode arranged in the acceleration channel; a magnetic system; and a cathode. These thrusters are effective devices for the ionization and acceleration of various substances and are used as EPTs and as sources of accelerated ion flows. However, they have a relatively low efficiency and insufficient lifetime to provide a solution to a number of problems.

Der der vorliegenden Erfindung am nächsten kommende Ansatz (siehe Z.B. EP-A-0463408) ist ein Triebwerk mit einem geschlossenen Elektronenflub, das umfaßt:The closest approach to the present invention (see e.g. EP-A-0463408) is a closed electron flow engine comprising:

eine Entladungskammer mit einem ringförmigen Beschleunigungskanal, der dem Austrittsteil der Entladungskammer zugewandt ist und durch die inneren und die äußeren Entladungskammerwände mit geschlossenen, zylindrischen, abstandsgleichen Bereichen von Wirkungsf lächen gebildet wird; einen ringförmigen Anoden-Verteiler mit kleinen Kanälen für eine Gaszufuhr, der an der Innenseite des Beschleunigungskanals in einem Abstand zu den Austrittsenden der Entladungskammerwände angeordnet ist, der größer ist als die Breite des Beschleunigungskanals; eine Gaszufuhr von der Anode zu dem Beschleunigungskanal über ein System von Durchführungslöchern an der Anodenaustrittsfläche; ein magnetisches System mit äußeren und inneren Polen, die am Austrittsteil der Entladungskammerwände außerhalb der äußeren Wand bzw. innerhalb der inneren Wand angeordnet sind und einen Arbeitsspalt (operating gap) bilden; einen magnetischen weg mit einem mittleren Kern und mit wenigstens einer äußeren und einer inneren Quelle eines Magnetfeldes, die in dem magnetischen Wegkreis an den inneren bzw. äußeren Polen angeordnet sind; sowie eine Gasentladungs-Hohlkathode, die außerhalb des Beschleunigungskanals angeordnet ist. Auch dieses Triebwerk weist die erwähnten Nachteile auf.a discharge chamber with an annular acceleration channel facing the discharge chamber outlet and formed by the inner and outer discharge chamber walls with closed, cylindrical, equally spaced areas of effective surfaces; an annular Anode distributor with small channels for a gas supply, which is arranged on the inside of the acceleration channel at a distance from the exit ends of the discharge chamber walls that is greater than the width of the acceleration channel; a gas supply from the anode to the acceleration channel via a system of through holes on the anode exit surface; a magnetic system with outer and inner poles, which are arranged on the exit part of the discharge chamber walls outside the outer wall and inside the inner wall respectively and form an operating gap; a magnetic path with a central core and with at least one outer and one inner source of a magnetic field, which are arranged in the magnetic path circle at the inner and outer poles respectively; and a gas discharge hollow cathode, which is arranged outside the acceleration channel. This engine also has the disadvantages mentioned.

Disclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung erhöht den Wirkungsgrad und die Lebensdauer des Triebwerkes und verringert den Betrag der Verunreinigung im Fluß durch Einsatz einer optimalen Magnetfeldstruktur im Beschleunigungskanal und Verbesserungen der Triebwerkkonstruktion. Die vorliegende Erfindung ist ein Plasmatriebwerk mit geschlossenem Elektronenfluß, das umfaßt: eine Entladungskammer mit einem ringförmigen Beschleunigungskanal, der dem Austrittsteil der Entladungskammer zugewandt ist, wobei der ringförmige Entladungskanal durch die inneren und äußeren Wände der Entladungskammer mit geschlossenen, zylindrischen, abstandsgleichen Bereichen von Wirkungsflächen und einem Austrittsteil der Entladungskammer begrenzt wird; einen ringförmigen Anoden-Gasverteiler, der im Inneren des Beschleunigungskanals in einem Abstand zur Austrittsebene der Entladungskammer angeordnet ist, der größer ist als die Breite der Entladungskammer, mit Öffnungen für eine Gaszufuhr zu dem Beschleunigungskanal über ein Durchführungssystem von Löchern am Austritt der Anodenf läche; ein magnetisches System mit einem äußeren und einem inneren Pol, die in der Nähe des Austrittsteils der Entladungskammerwände angeordnet sind, wobei sich der äußere Pol außerhalb der äußeren Wand und der innere Pol innerhalb der inneren Wand befindet, und die Pole einen Arbeitsspalt bilden; eine Gasentladungs-Hohlkathode, die außerhalb des Beschleunigungskanals angeordnet ist; sowie einen magnetischen Weg mit einem mittleren Kern und wenigstens einer äußeren und einer inneren Quelle eines Magnetfelds, die in dem magnetischen Wegkreis an dem entsprechenden äußeren und inneren Pol angeordnet sind; wobei der magnetische Weg mit zusätzlichen inneren und äußeren Magnetleitschirmen versehen ist, die aus magnetisch durchlässigem Material bestehen, wobei der innere Schirm die innere Quelle des Magnetfeldes abdeckt und mit einem Längsspalt in bezug auf den inneren Pol angeordnet ist, und der äußere Schirm die äußere Quelle des Magnetfeldes abdeckt und zwischen der äußeren Quelle des Magnetfeldes und der Entladungskammer mit einem Längsspalt zwischen seinem zylindrischen Austrittsendteil und dem äußeren Pol angeordnet ist; wobei die Längsabstandsspalte zwischen dem entsprechenden inneren und dem äußeren Pol und den Magnetschirmen nicht größer sind als die Hälfte des Arbeitsspalts zwischen den Polen.The present invention increases the efficiency and life of the thruster and reduces the amount of contamination in the flow by using an optimal magnetic field structure in the acceleration channel and improvements in thruster design. The present invention is a closed electron flow plasma thruster comprising: a discharge chamber with an annular acceleration channel facing the discharge chamber exit part, the annular discharge channel being delimited by the inner and outer walls of the discharge chamber with closed, cylindrical, equally spaced areas of action surfaces and an discharge chamber exit part; an annular anode gas distributor arranged inside the acceleration channel at a distance from the discharge chamber exit plane that is greater than the width of the discharge chamber, with openings for gas supply to the acceleration channel via a feedthrough system of holes at the exit of the anode surface; a magnetic system with a outer and an inner pole arranged near the exit part of the discharge chamber walls, the outer pole being outside the outer wall and the inner pole being inside the inner wall, the poles forming a working gap; a hollow gas discharge cathode arranged outside the acceleration channel; and a magnetic path with a central core and at least one outer and one inner source of a magnetic field arranged in the magnetic path circuit at the respective outer and inner poles; the magnetic path being provided with additional inner and outer magnetic conducting screens made of magnetically permeable material, the inner screen covering the inner source of the magnetic field and being arranged with a longitudinal gap with respect to the inner pole, and the outer screen covering the outer source of the magnetic field and being arranged between the outer source of the magnetic field and the discharge chamber with a longitudinal gap between its cylindrical exit end part and the outer pole; wherein the longitudinal spacing gaps between the corresponding inner and outer poles and the magnetic screens are not greater than half the working gap between the poles.

Short description of the drawings

Fig. 1 ist eine Schnittansicht einer bevorzugten Ausführung eines Plasmabeschleunigers mit geschlossenem Elektronenfluß, der entsprechend der vorliegenden Erfindung gebaut ist.Figure 1 is a sectional view of a preferred embodiment of a closed electron flow plasma accelerator constructed in accordance with the present invention.

Fig. 2 ist eine Schnittansicht eines Plasmabeschleunigers mit Magnetschirmen, die mit einem Spalt in bezug auf den magnetischen Weg angeordnet sind.Fig. 2 is a sectional view of a plasma accelerator with magnetic shields arranged with a gap with respect to the magnetic path.

Fig. 3 ist eine bevorzugte Ausführung eines Triebwerks mit magnetischen Polen und Schirmen, die in vier Teile unterteilt sind und mit vier Systemen magnetischer Spulen ausgestattet sind.Fig. 3 is a preferred embodiment of a thruster with magnetic poles and shields divided into four parts and are equipped with four systems of magnetic coils.

Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführung des Triebwerks mit planparallelen Teilen.Fig. 4 shows an alternative design of the engine with plane-parallel parts.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten AusführungenDetailed description of the preferred designs

Fig. 1 ist zu entnehmen, daß eine bevorzugte Ausführung eines Plasmatriebwerks besteht aus: einem Anoden-Gasverteiler 1 mit Gasverteilungshohlräumen 15 und Durchführungslöchern 16 zur Gaszufuhr; einer Kathode 2; einer Entladungskammer 3 mit Austrittsendteilen 3a und 3b; einem inneren Magnetschirm 4; einem äußeren Magnetschirm 5; einem äußeren Pol 6 des magnetischen Systems, der aus den einzelnen Teilen 6I, 6II, 6III, 6IV (Fig. 3 und 4) zusammengesetzt sein kann; einem inneren Pol 7 des magnetischen Systems; einem magnetischen Weg 8; einer inneren Quelle eines Magnetfeldes - Spule 9; einer äußeren Quelle des Magnetfeldes - Spule 10, die aus mehreren Spulen 10I, 10II, 10III, 10IV (Fig. 3 und 4) bestehen kann; einem mittleren Kern 12 des magnetischen Systems; thermischen Schirmen (Abschirmungen) 13; einer Röhre 14 mit einem Kanal für eine Gaszufuhr zu dem Anoden-Gasverteiler; und einer Halterung 17. Der äußere Pol 6 und der äußere Magnetschirm 5 können mit den Schlitzen 18 (18I, 18II, 18III, 18IV in Fig. 3 und 4) versehen sein. Wenn die Magnetschirme 4 und 5 mit einem Spalt in bezug auf den magnetischen Weg 8 angeordnet sind, sind sie untereinander durch Brücken 19 (Fig. 2) verbunden, die aus magnetisch durchlässigem Material bestehen. Der mittlere Kern 12 kann mit einem Hohlraum 20 versehen sein. Die Entladungskammer 13 kann planparallele Bereiche 21 (Fig. 4) aufweisen. In diesen Bereichen befinden sich Symmetrieebenen I und II (Fig. 3 und 4) sowie eine Erzeugende III (Fig. 1) eines Kegels, der den Innenrand des Austrittsendteils 3b der Entladungskammeraußenwand tangiert.Fig. 1 shows that a preferred embodiment of a plasma thruster consists of: an anode gas distributor 1 with gas distribution cavities 15 and through holes 16 for gas supply; a cathode 2; a discharge chamber 3 with exit end parts 3a and 3b; an inner magnetic shield 4; an outer magnetic shield 5; an outer pole 6 of the magnetic system, which can be composed of the individual parts 6I, 6II, 6III, 6IV (Fig. 3 and 4); an inner pole 7 of the magnetic system; a magnetic path 8; an inner source of a magnetic field - coil 9; an outer source of the magnetic field - coil 10, which can consist of several coils 10I, 10II, 10III, 10IV (Fig. 3 and 4); a central core 12 of the magnetic system; thermal screens (shields) 13; a tube 14 with a channel for gas supply to the anode gas distributor; and a holder 17. The outer pole 6 and the outer magnetic screen 5 can be provided with the slots 18 (18I, 18II, 18III, 18IV in Fig. 3 and 4). When the magnetic screens 4 and 5 are arranged with a gap in relation to the magnetic path 8, they are connected to each other by bridges 19 (Fig. 2) made of magnetically permeable material. The central core 12 can be provided with a cavity 20. The discharge chamber 13 can have plane-parallel regions 21 (Fig. 4). In these areas there are planes of symmetry I and II (Fig. 3 and 4) as well as a generatrix III (Fig. 1) of a cone which is tangent to the inner edge of the exit end part 3b of the discharge chamber outer wall.

Wenn das Triebwerk symmetrisch in bezug auf die beiden zueinander senkrechten Ebenen I und II (Fig. 3 und 4) und zu den Schlitzen 181I, 18II, 18III, 18IV betrieben wird, sollten der äußere Pol 6 und der innere Schirm 5 aus Teilen (beispielsweise 6I, 6II, 6III und 6IV in Fig. 3 und 4) bestehen, die in Bezug zu den Ebenen I und II symmetrisch sind. Daher sollten die äußeren Quellen von Magnetfeld 10 in vier Gruppen von Magnetspulen (10I, 10II, 10III, 10IV in Fig. 3 und 4) aufgebaut sein; jede der Magnetspulen 10 in dem Magnetkreis ist mit einem der äußeren Polteile 6I, 6II, 6III und 6IV verbunden.If the engine is operated symmetrically with respect to the two mutually perpendicular planes I and II (Figs. 3 and 4) and to the slots 181I, 18II, 18III, 18IV, the outer pole 6 and the inner shield 5 should consist of parts (for example 6I, 6II, 6III and 6IV in Figs. 3 and 4) that are symmetrical with respect to the planes I and II. Therefore, the outer sources of magnetic field 10 should be constructed in four groups of magnetic coils (10I, 10II, 10III, 10IV in Figs. 3 and 4); each of the magnetic coils 10 in the magnetic circuit is connected to one of the outer pole parts 6I, 6II, 6III and 6IV.

Die obengenannten Bedingungen sollten auch für den Fall aufrechterhalten werden, daß die Entladungskammer 3 mit den planparallelen Teilen 21 (Fig. 4) versehen ist. In diesem Fall ist das Triebwerk aus länglichen Polteilen 6I und 6III und einer rößeren Menge an Spulen 10I und 10III (Fig. 3 und 4) aufgebaut. Der mittlere Kern 12 kann mit mehreren Hohlräumen 20 versehen sein, und jeder kann die Kathode 2 (Fig. 4) aufweisen. Es liegt auf der Hand, daß bei einer seitlichen Anbringung mehrere Kathoden 2 installiert werden können.The above conditions should also be maintained in the case that the discharge chamber 3 is provided with the plane-parallel parts 21 (Fig. 4). In this case, the drive is constructed from elongated pole parts 6I and 6III and a larger number of coils 10I and 10III (Fig. 3 and 4). The central core 12 can be provided with several cavities 20, and each can have the cathode 2 (Fig. 4). It is obvious that with a lateral arrangement, several cathodes 2 can be installed.

Die Entladungskammer 3 besteht vorzugsweise aus einem thermisch stabilen Keramikmaterial, wobei der ringförmige Beschleunigungskanal durch ihre Wände gebildet wird. Der Anoden- Gasverteiler 1, die Halterung 17 und die thermischen Schirme 13 bestehen aus thermisch beständigem, metallischem, nichtmagnetischem Material, so beispielsweise aus rostfreiem Stahl. Ein hochtemperaturfester Draht wird eingesetzt, um die Magnetspulen 10 herzustellen. Der magnetische Weg 8, der mittlere Kern 12 und die Kerne der Magnetspulen 9 und 10 werden aus einem magnetisch durchlässigen Material hergestellt.The discharge chamber 3 is preferably made of a thermally stable ceramic material, with the annular acceleration channel formed by its walls. The anode gas distributor 1, the support 17 and the thermal shields 13 are made of thermally stable, metallic, non-magnetic material, such as stainless steel. A high temperature resistant wire is used to make the magnetic coils 10. The magnetic path 8, the central core 12 and the cores of the magnetic coils 9 and 10 are made of a magnetically permeable material.

Die Kathode 12 kann sich an der Seite der Entladungskammer 3 befinden, oder kann mittig zur Entladungskammer 3 (Fig. 1) ageordnet sein. Bei der mittigen Anordnung befindet sich die Kathode 2 im Hohlraum 20 des mittleren Kerns 12. Die Magnetschirme 4 und 5 decken zusammen mit dem magnetischen Weg 8 oder mit den Brücken 19 die gesamten Wände der Entladungskammer 3 bis auf den Austrittsteil 3a, 3b ab.The cathode 12 can be located on the side of the discharge chamber 3, or can be arranged centrally to the discharge chamber 3 (Fig. 1). In the central arrangement, the Cathode 2 in the cavity 20 of the central core 12. The magnetic shields 4 and 5, together with the magnetic path 8 or with the bridges 19, cover the entire walls of the discharge chamber 3 except for the exit part 3a, 3b.

Für den effektiven Betrieb des Triebwerkes sind die linearen Spalten Δ&sub1; und Δ&sub2; zwischen den Schirmen 4 und 5 und den Polen 7 und 6 (innere bzw. äußere) vorzugsweise nicht größer als die Hälfte des Abstandes Δ zwischen den Polen 6 und 7. Das magnetische System ist vorzugsweise so aufgebaut, daß der innere Pol 7 in einem Abstand Δ&sub4; vom Mittelpunkt des Beschleunigungskanals angeordnet ist, der größer ist als der Abstand Δ&sub3; vom inneren Magnetschirm 4 zum Mittelpunkt des Beschleunigungskanals. Die Austrittsendteile 3a und 3b der Entladungskammer 3 weisen eine größere Dicke auf (δ&sub2; bzw. δ&sub1; in Fig. 1). Die Endteile 3b und 3a der Entladungskammer sind in bezug auf die Ebenen, die die Austrittsf lächen der Magnetsystempole 6 bzw. 7 tangieren, um die Abstände Δ&sub5; bzw. Δ&sub6; verlängert.For effective operation of the thruster, the linear gaps Δ1 and Δ2 between the shields 4 and 5 and the poles 7 and 6 (inner and outer, respectively) are preferably not greater than half the distance Δ between the poles 6 and 7. The magnetic system is preferably constructed such that the inner pole 7 is located at a distance Δ4 from the center of the acceleration channel which is greater than the distance Δ3 from the inner magnetic shield 4 to the center of the acceleration channel. The exit end portions 3a and 3b of the discharge chamber 3 have a greater thickness (δ2 and δ1, respectively, in Fig. 1). The end parts 3b and 3a of the discharge chamber are extended by the distances Δ5 and Δ6, respectively, with respect to the planes tangent to the exit surfaces of the magnet system poles 6 and 7, respectively.

Die Halterung 17 berührt die Entladungskammer 3 und das magnetische System nur an den Stellen direkten Kontakts (d.h., die Halterung 17 stellt einen thermischen Widerstand dar). Die thermischen Schirme 13 decken die Entladungskammer 3 ab und schirmen das magnetische System gegenüber dem Wärmestrom von der Seite der Entladungskammer 3 ab.The holder 17 contacts the discharge chamber 3 and the magnetic system only at the points of direct contact (i.e., the holder 17 represents a thermal resistance). The thermal shields 13 cover the discharge chamber 3 and shield the magnetic system from the heat flow from the side of the discharge chamber 3.

Für den Fall der mittigen Anordnung der Kathode 2 befindet sich ein Ende der Kathode 2 in der Nähe der Ebene, die den Rand der Wand hinter der Entladungskammer 3 (Fig. 2) tangiert, d.h., ein Abstand Δ&sub7; (Fig. 1 und Fig. 2) vom Kathodenaustrittsende zur Ebene in der Beschleunigungsrichtung darf nicht größer sein als 0,1dc (Fig. 2), wobei dc der Durchmesser der Kathode 2 ist. Ist die Kathode seitlich oder außerhalb angebracht, befindet sich die Kathode 2 außerhalb des Bereiches intensiven Einflusses des beschleunigten Ionenflusses. Zu diesem Zweck reicht es aus, die Kathode 2' außerhalb eines imaginären Kegels anzuordnen, der einen halben Öffnungswinkel von 45º hat, wobei die Kegelfläche eine Erzeugende III (Fig. 1) aufweist, die den Innenrand des Austrittsendteils 3b der Entladungskammeraußenwand tangiert, und sich eine Spitze des Kegels im Inneren des Triebwerkvolumens befindet.In case of central arrangement of the cathode 2, one end of the cathode 2 is located near the plane tangent to the edge of the wall behind the discharge chamber 3 (Fig. 2), i.e. a distance Δ7 (Fig. 1 and Fig. 2) from the cathode exit end to the plane in the acceleration direction must not be greater than 0.1dc (Fig. 2), where dc is the diameter of the cathode 2. If the cathode is arranged laterally or outside, the cathode 2 is located outside the area of intensive influence of the accelerated ion flow. For this For this purpose, it is sufficient to arrange the cathode 2' outside an imaginary cone having a half-opening angle of 45º, the conical surface having a generatrix III (Fig. 1) which is tangent to the inner edge of the outlet end part 3b of the discharge chamber outer wall, and a tip of the cone being located inside the engine volume.

Die Magnetschirme 4 und 5 in dem Triebwerk können mit einem Spalt in bezug auf den magnetischen Weg installiert werden und mit wenigstens einer Brücke 19 miteinander verbunden werden, die aus magnetisch durchlässigem Material besteht, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.The magnetic shields 4 and 5 in the engine can be installed with a gap in relation to the magnetic path and connected to each other with at least one bridge 19 made of magnetically permeable material, as shown in Fig. 2.

Fig. 3 stellt eine Ausführung eines Triebwerks mit der Entladungskammer 3, der Anode 1 und dem magnetischen System dar, die in bezug auf zwei zueinander rechtwinklige lineare Ebenen I und II symmetrisch sind. So sind der äußere Pol 6 und der äußere Magnetschirm 5 so konstruiert, daß die offenen Einschnitte symmetrisch zu den Ebenen I und II sind und den Pol 6 und den Schirm 5 in vier Teile unterteilen, die symmetrisch zu den Ebenen sind. Die äußeren Quellen des Magnetfeldes 10 haben die Form von vier Gruppen von Magnetspulen, die jeweils in dem magnetischen Wegkreis angeordnet sind und mit einem Teil des äußeren Pols 6 verbunden sind.Fig. 3 shows an embodiment of an engine with the discharge chamber 3, the anode 1 and the magnetic system, which are symmetrical with respect to two mutually perpendicular linear planes I and II. Thus, the outer pole 6 and the outer magnetic screen 5 are designed so that the open recesses are symmetrical with respect to the planes I and II and divide the pole 6 and the screen 5 into four parts symmetrical with respect to the planes. The external sources of the magnetic field 10 have the form of four groups of magnetic coils, each arranged in the magnetic path circle and connected to a part of the outer pole 6.

Das Triebwerk ist vorzugsweise so konstruiert, daß die Austrittsendteile 3a und 3b der Entladungskammer 3, die Pole 6, 7 sowie die Magnetschirme 4, 5 in parallelen Ebenen senkrecht zur Beschleunigungsrichtung angeordnet sind. Ein Hohlraum 20 wird, wie in Fig. 4 dargestellt, durch den mittleren Kern des magnetischen Weges 12 und den inneren Pol 7 gebildet. Die Kathode 2 ist in dem Hohlraum angeordnet, und das Kathodenaustrittsende ist in bezug auf das Entladungskammerende in einem Abstand von nicht mehr als 0,1dc angeordnet, wobei dc der Kathodendurchmesser ist.The thruster is preferably constructed so that the exit end portions 3a and 3b of the discharge chamber 3, the poles 6, 7 and the magnetic screens 4, 5 are arranged in parallel planes perpendicular to the direction of acceleration. A cavity 20 is formed by the central core of the magnetic path 12 and the inner pole 7, as shown in Fig. 4. The cathode 2 is arranged in the cavity and the cathode exit end is arranged with respect to the discharge chamber end at a distance of not more than 0.1dc, where dc is the cathode diameter.

Das Triebwerk ist vorzugsweise so aufgebaut, daß die Entladungskammer 3 mit einer Halterung 17 an dem äußeren Pol 6 des magnetischen Systems befestigt wird. Die Halterung 17 ist in der Nähe des vorderen Teils mit der Entladungskammer 3 verbunden und befindet sich zwischen dem äußeren Magnetschirm 5 und der Entladungskammer 3, wobei zwischen letzteren bis auf die Stelle, an der sie miteinander verbunden sind, ein Spalt vorhanden ist.The engine is preferably constructed in such a way that the discharge chamber 3 is attached to the outer pole 6 of the magnetic system by means of a support 17. The support 17 is connected to the discharge chamber 3 near the front part and is located between the outer magnetic screen 5 and the discharge chamber 3, there being a gap between the latter except for the point where they are connected to one another.

Das Triebwerk arbeitet wie folgt. Die Quellen des Magnetfeldes 9 und 10 erzeugen in dem Austrittsteil der Entladungskammer 3 ein vorwiegend radiales Magnetfeld (quer zur Beschleunigungsrichtung) mit Induktion B. Das elektrische Feld mit der Stärke E in der Beschleunigungsrichtung wird hergestellt, indem eine Spannung zwischen Anode 1 und Kathode 2 angelegt wird. Das Arbeitsgas wird über die Röhre 14 zu den Gasverteilungshohlräumen 15 im Inneren der Anode 1 geleitet, die die Gasverteilung entlang des Azimuts (Anodenring) über die Kanallöcher 16 ausgleichen und das Gas in den Beschleunigungskanal leiten. Um das Triebwerk in Gang zu setzen, wird eine Entladung in der Hohlkathode 2 ausgelöst. Das angelegte elektrische Feld ermöglicht es den Elektronen, in den Beschleunigungskanal zu gelangen. Das Vorhandensein einander überschneidender elektrischer und magnetischer Felder erzeugt einen Elektronenfluß, und ihre durchschnittliche Bewegung wird auf eine Bewegung entlang des Azimuts (senkrecht zu E und B) mit einer Wanderungsgeschwindigkeit u = E X B/B² verringert. Die Zusammenstöße der wandernden Elektronen mit Atomen, Ionen und den Wänden der Entladungskammer 3 führen zu ihrer allmählichen Wanderung (Diffusion) in Richtung der Anode 1. Während dieses Elektronenflusses nehmen die Elektronen Energie von dem elektrischen Feld auf. Gleichzeitig verlieren die Elektronen einen Teil ihrer Energie aufgrund nichtelastischer Zusammenstöße mit Atomen, Ionen und den Wänden der Entladungskammer 3. Das Gleichgewicht zwischen Energieaufnahme und -verlust bestimmt die durchschnittlichen Werte der Elektronenenergie, die bei genügend hohen Spannungen Ud zwischen Kathode 2 und Anode 1 und der elektrischen Feldstärke E ausreichend für eine wirkungsvolle Gasionisierung sein können. Die erzeugten Ionen werden durch das elektrische Feld beschleunigt und erreichen Geschwindigkeiten, die der Potentialdifferenz ΔU von dem Ort der Ionenbildung zum Plasmabereich jenseits des Beschleunigungskanalsquerschnitts entsprechen. Damit giltThe thruster works as follows. The magnetic field sources 9 and 10 generate a predominantly radial magnetic field (transverse to the acceleration direction) with induction B in the exit part of the discharge chamber 3. The electric field with the strength E in the acceleration direction is created by applying a voltage between the anode 1 and the cathode 2. The working gas is fed through the tube 14 to the gas distribution cavities 15 inside the anode 1, which equalize the gas distribution along the azimuth (anode ring) through the channel holes 16 and direct the gas into the acceleration channel. To start the thruster, a discharge is triggered in the hollow cathode 2. The applied electric field allows the electrons to enter the acceleration channel. The presence of intersecting electric and magnetic fields creates a flow of electrons, and their average motion is reduced to a movement along the azimuth (perpendicular to E and B) with a migration speed u = EXB/B². The collisions of the migrating electrons with atoms, ions and the walls of the discharge chamber 3 lead to their gradual migration (diffusion) towards the anode 1. During this electron flow, the electrons absorb energy from the electric field. At the same time, the electrons lose part of their energy due to inelastic collisions with atoms, ions and the walls of the discharge chamber 3. The balance between energy absorption and loss determines the average values of electron energy that can be achieved at sufficiently high voltages Ud between cathode 2 and anode 1. and the electric field strength E can be sufficient for effective gas ionization. The ions produced are accelerated by the electric field and reach velocities that correspond to the potential difference ΔU from the place of ion formation to the plasma region beyond the acceleration channel cross-section. This means that

v = (2qΔU/M)1/2,v = (2qΔU/M)1/2,

wobei q und M die Ionenladung bzw. -masse sind. Der beschleunigte Elektronenfluß an dem Triebwerksausgang zieht eine Menge an Elektronen an, die für die Neutralisierung der Raumladung erforderlich ist. Der Ionenfluß des Triebwerks erzeugt den Schub. Das spezielle Merkmal des Triebwerks besteht darin, daß lonenbeschleunigung durch das elektrische Feld in einem quasi neutralen Medium erzeugt wird. Daher übersteigen die gemessenen Ionenstromdichten j (ungefähr 100 mA/cm² und mehr) die Stromdichten in den elektrostatischen (Ionen-) Triebwerken bei vergleichbaren Spannungen "ungefähr 100 - 500 V) erheblich.where q and M are the ion charge and mass, respectively. The accelerated electron flow at the thruster exit attracts a quantity of electrons required to neutralize the space charge. The ion flow of the thruster generates the thrust. The special feature of the thruster is that ion acceleration is generated by the electric field in a quasi-neutral medium. Therefore, the measured ion current densities j (approximately 100 mA/cm² and more) significantly exceed the current densities in the electrostatic (ion) thrusters at comparable voltages (approximately 100 - 500 V).

Um den hohen Triebwerkwirkungsgrad zu erreichen, ist es erforderlich, eine bestimmte Magnetfeld-Topographie in dem Beschleunigungskanal herzustellen. Um eine Stabilität des beschleunigten Flusses zu gewährleisten, ist es erforderlich, in dem Entladungskanal einen Bereich herzustellen, in dem die magnetische Feldstärke in der Beschleunigungsrichtung zunimmt. Darüber hinaus muß die Form der Magnetfeld-Kraftlinien, die die Struktur der Äquipotentiale des elektrischen Feldes in der ersten Annäherung bestimmt, fokussierend sein.To achieve high engine efficiency, it is necessary to create a certain magnetic field topography in the acceleration channel. To ensure stability of the accelerated flow, it is necessary to create a region in the discharge channel in which the magnetic field strength increases in the acceleration direction. In addition, the shape of the magnetic field lines of force, which determines the structure of the equipotentials of the electric field in the first approximation, must be focusing.

Von den Erfindern durchgeführte Versuche haben erwiesen, daß die oben aufgeführten notwendigen Bedingungen gewährleistet werden können, wenn der magnetische Weg des Magnetsystems mit dem zusätzlichen inneren und dem äußeren Magnetschirm 4 bzw. 5 eingesetzt wird, die aus magnetisch durchlässigem Material bestehen. Der innere Schirm 4 deckt die innere Quelle des Magnetfeldes 9 ab und ist mit einem Längsspalt in bezug auf den inneren Pol 7 angeordnet, der durch A2 bestimmt wird (Fig.Tests carried out by the inventors have shown that the necessary conditions listed above can be ensured if the magnetic path of the magnetic system is used with the additional inner and outer magnetic screens 4 and 5, respectively, which are made of magnetically permeable material. The inner screen 4 covers the inner source of the magnetic field 9 and is arranged with a longitudinal gap in relation to the inner pole 7, which is determined by A2 (Fig.

1). Der äußere Schirm 5 ist so ausgebildet, daß sich der Endteil innerhalb der äußeren Quelle des Magnetfeldes 10 befindet und wenigstens den Austrittsteil der Wände der Entladungskammer 3 abdeckt, und ist mit einem Längsspalt in bezug auf den äußeren Pol 6 angeordnet, der durch Al bestimmt wird (Fig. 1).1). The outer shield 5 is designed so that the end part is located inside the external source of the magnetic field 10 and covers at least the exit part of the walls of the discharge chamber 3, and is arranged with a longitudinal gap with respect to the outer pole 6, which is determined by Al (Fig. 1).

Ein magnetisches System mit diesem Aufbau ist weit besser in der Lage, die Magnetfeld-Topographie in dem Beschleunigungskanal zu steuern als frühere Magnetsysteme, da die Abschirmung eines größeren Teils des Beschleunigungskanals Verringerungen der magnetischen Feldstärke in dem Beschleunigungskanal ermöglicht. Darüber hinaus haben Versuche ergeben, daß das vorgesehene magnetische System erforderliche Magnetfelder bei vergrößerten Spalten Δ zwischen den Polen 6 und 6 ermöglicht, wenn die Spaltwerte Δ1 und A2 zwischen den Abschlußseiten der Magnetschirme 4 und 5 und entsprechenden Polen 7 und 6 nicht größer sind als Δ/2 (Fig. 1) Wenn die Spalte um mehr als Δ/2 vergrößert werden, kommt es zu einer allmählichen Abnahme des Schubwirkungsgrades. Die besten Ergebnisse werden bei einem minimalen Abstand zwischen den Schirmendteilen erreicht. Das heißt, in größter Nähe zu der Entladungskammer 3, die konstruktiv möglich ist. Die minimale Größe der Spalte Δ1 und A2 ist von den Größen der Pole 6, 7 abhängig, sowie von dem Verhältnis der Abstände zwischen den Schirmendteilen (Δ3 in Fig. 1) und entsprechenden Polen (Δ4 in Fig. 1) bis zur halben Länge des Kanals. Weitere Bewegung von Polen von der halben Länge des Kanals aus ermöglicht kleinere Längsspalten zwischen den Schirmen 4 und 5 und den entsprechenden Polen 7 und 6. Es ist darüber hinaus natürlich, daß hinsichtlich der gewählten Größen der Pole 7, 6 und der Schirme 4, 5, die Abstände so sein müssen, daß es zu keiner magnetischen Sättigung des Schirmmaterials kommt. Die richtigen Abstände können durch Berechnungen oder Versuche überprüft werden.A magnetic system with this design is far better able to control the magnetic field topography in the acceleration channel than previous magnetic systems, since shielding a larger portion of the acceleration channel allows reductions in the magnetic field strength in the acceleration channel. In addition, tests have shown that the proposed magnetic system allows required magnetic fields at increased gaps Δ between poles 6 and 6 when the gap values Δ1 and A2 between the end faces of the magnetic shields 4 and 5 and corresponding poles 7 and 6 are not greater than Δ/2 (Fig. 1). If the gaps are increased by more than Δ/2, there is a gradual decrease in the thrust efficiency. The best results are achieved with a minimum distance between the shield end parts. That is, as close to the discharge chamber 3 as is structurally possible. The minimum size of the gaps Δ1 and Δ2 depends on the sizes of the poles 6, 7, as well as on the ratio of the distances between the end parts of the shield (Δ3 in Fig. 1) and corresponding poles (Δ4 in Fig. 1) up to half the length of the channel. Further movement of poles from half the length of the channel allows smaller longitudinal gaps between the shields 4 and 5 and the corresponding poles 7 and 6. It is furthermore natural that, given the chosen sizes of the poles 7, 6 and the shields 4, 5, the distances must be such that no magnetic saturation of the shield material occurs. The correct distances can be checked by calculations or experiments.

Die Optimierung der Struktur des Magnetfeldes verbessert die Fokussierung des Flusses und verringert die allgemeine Wechselwirkungsintensität des beschleunigten Plasmaflusses mit den Entladungskammerwänden. Dies führt zu einer Zunahme des Schubwirkungsgrades, einer Verringerung der Degradation und dementsprechend zu einer Zunahme der Triebwerkslebensdauer und einer Abnahme des Flusses von zerstäubten Teilchen (Kontamination) von den Wänden. Höherer Triebwerkwirkunsgrad mit einem größeren Spalt zwischen den Polen Δ ermöglicht größere Dicken der Entladungskammeraustrittswände (δ1 und δ2 in Fig. 1), wodurch die Lebensdauer des Triebwerks verlängert wird. Das vorgeschlagene magnetische System mit Schirmen ermöglicht es auch, die Austrittsendteile 3a, 3b der Entladungskammer 3 nach vorn außerhalb der Polebene in die Abstände Δ5 und Δ6 (Fig. 1) zu bewegen, so daß die Pole 6, 7 des magnetischen Systems gegen Zerstäubung durch die peripheren Ionenflüsse geschützt werden. Es ist anzumerken, daß unerhebliche Werte von Quer- und Rückionenflüssen ein wichtiges Merkmal der Triebwerkskonstruktion darstellen.Optimization of the structure of the magnetic field improves the focusing of the flow and reduces the overall interaction intensity of the accelerated plasma flow with the discharge chamber walls. This leads to an increase in the thrust efficiency, a decrease in degradation and, accordingly, an increase in the thruster lifetime and a decrease in the flow of atomized particles (contamination) from the walls. Higher thruster efficiency with a larger gap between the poles Δ allows for greater thicknesses of the discharge chamber exit walls (δ1 and δ2 in Fig. 1), thereby extending the thruster lifetime. The proposed magnetic system with shields also allows to move the exit end parts 3a, 3b of the discharge chamber 3 forward outside the pole plane to the distances Δ5 and Δ6 (Fig. 1) so that the poles 6, 7 of the magnetic system are protected against sputtering by the peripheral ion fluxes. It should be noted that insignificant values of transverse and reverse ion fluxes are an important feature of the engine design.

Der Triebwerkwirkungsgrad kann verbessert werden, wenn seine Anlage und Konstruktion eine Querablenkung des beschleunigten Plasmaflusses ermöglichen. Um eine derartige Ablenkung zu ermöglichen, gibt es verschiedene Anordnungen. Bei einer vorgeschlagenen Version ermöglicht die Unterteilung des äußeren Pols 6 und des Magnetschirms 5 eine Flußablenkung bei geringer Veränderung anderer Bauelemente. Die Flußablenkung wird erreicht, da es möglich ist, unterschiedliche Formen der magnetischen Feldlinien in unterschiedlichen Abschnitten entlang des Azimuts herzustellen. So kann man beispielsweise, um die magnetisierenden Ströme in den Spulen von 10I (siehe Fig. 4) zu erhöhen und die magnetisierenden Ströme in den Spulen von 10II in bezug auf ihre Nominalwerte zu verringern, die Form des magnetischen Feldes beobachten, wenn der Ionenfluß im oberen Teil des Kanals mehr zur Ebene II abgelenkt wird, und im unteren Teil des Kanals wird der Fluß mehr zur Ebene II weg abgelenkt (Fig. 4). Dadurch wird der Schubvektor des Triebwerks gegenüber seiner Nominalposition von oben nach unten (Fig. 4) abgelenkt. Von den Erfindern durchgeführte Versuche haben ergeben, daß es möglich ist, den Schubvektor um 1-1,5º abzulenken, ohne daß der Schubwirkungsgrad oder die Triebwerklebensdauer erheblich verringert werden. Eine derartige Ablenkung kann genutzt werden, um den Schubvektor einzustellen, und kann in vielen Fällen den Wirkungsgrad des Triebwerks erheblich verbessern.The thruster efficiency can be improved if its layout and construction allow transverse deflection of the accelerated plasma flow. There are various arrangements to allow such deflection. In one proposed version, the division of the outer pole 6 and the magnetic screen 5 allows flux deflection with little change in other structural elements. The flux deflection is achieved since it is possible to make different shapes of the magnetic field lines in different sections along the azimuth. For example, to increase the magnetizing currents in the coils of 10I (see Fig. 4) and to decrease the magnetizing currents in the coils of 10II with respect to their nominal values, one can observe the shape of the magnetic field when the ion flow in the upper part of the channel is deflected more towards plane II, and in the lower part of the channel the flux is deflected more towards plane II. deflected (Fig. 4). This deflects the thrust vector of the engine from top to bottom (Fig. 4) relative to its nominal position. Tests carried out by the inventors have shown that it is possible to deflect the thrust vector by 1-1.5º without significantly reducing thrust efficiency or engine life. Such a deflection can be used to adjust the thrust vector and can in many cases significantly improve engine efficiency.

Eine typische Konstruktion ist ein Triebwerk mit Ebenenenden der Seiten der Entladungskammer 3 als der Ebene. Der mittlere Kernhohlraum und die Anordnung der Kathode darin ermöglichen eine Zunahme der azimutalen Einheitlichkeit (in der Richtung des Elektronenflusses) der Entladung und einen größeren Wirkungsgrad des Triebwerks, die jedoch nicht erheblich ist (d.h., einige Prozent). Es ist angezeigt, die Kathodenaustrittsseite in der Nähe der Ebene anzuordnen, die die Ebene der Wandendseite der Austrittskammer tangiert. Wenn die Kathode 2 von dem mittleren Hohlraum auf einen Abstand, der 0,1dc übertrifft, ausgedehnt wird, führt dies zu intensiver Erosion der äußeren Teile der Kathode durch beschleunigte Ionen des Hauptflusses. Wenn jedoch die Kathode 2 in einem Hohlraum angeordnet wird, der tiefer ist als 0,1dc, führt dies zu einer erheblichen Zunahme der Entladungsspannung zum Zünden des Triebwerks.A typical design is an engine with plane ends of the sides of the discharge chamber 3 as the plane. The central core cavity and the arrangement of the cathode in it allow an increase in the azimuthal uniformity (in the direction of electron flow) of the discharge and a greater efficiency of the engine, which, however, is not significant (i.e., several percent). It is advisable to arrange the cathode exit side near the plane tangent to the plane of the wall end side of the exit chamber. If the cathode 2 is extended from the central cavity to a distance exceeding 0.1dc, this leads to intensive erosion of the outer parts of the cathode by accelerated ions of the main flow. However, if the cathode 2 is arranged in a cavity deeper than 0.1dc, this leads to a significant increase in the discharge voltage for ignition of the engine.

Die Befestigung der Entladungskammer 3 mit einer speziellen Halterung 17 an dem äußeren Pol 6 des magnetischen Systems verbessert das thermische Verhalten des Triebwerks. Zur hauptsächlichen Wärmefreisetzung kommt es in der Entladungskammer 3. Deshalb verringert das Einsetzen des Wärmewiderstandes (durch Halterung 17) und der Schirme 4 und 5 zwischen der Entladungskammer 3 und dem magnetischen System den Wärmestrom von der Entladungskammer 3 zu dem magnetischen System. Es verbessert auch die Bedingungen der Wärmefreisetzung von dem magnetischen System aufgrund des Einsatzes einer großen Oberfläche des äußeren Pols 6 und verringert den Hochtemperaturpegel aufgrund der unmittelbaren Wärmeableitung direkt zu dem Wärmeableitungselement. Dies führt zu einer Verringerung des Energieverlustes des magnetischen Systems und zu einer Zunahme seiner Lebensdauer.Fixing the discharge chamber 3 with a special bracket 17 to the outer pole 6 of the magnetic system improves the thermal behavior of the engine. The main heat release occurs in the discharge chamber 3. Therefore, the use of thermal resistance (through bracket 17) and screens 4 and 5 between the discharge chamber 3 and the magnetic system reduces the heat flow from the discharge chamber 3 to the magnetic system. It also improves the conditions of heat release from the magnetic system due to the use of a large surface of the outer pole 6 and reduces the high temperature level due to the immediate heat dissipation directly to the heat dissipation element. This leads to a reduction in the energy loss of the magnetic system and an increase in its service life.

Damit erhöht die vorgeschlagene Erfindung insgesamt den Wirkungsgrad und die Lebensdauer des Triebwerks und verringert die Menge an Verunreinigungen im Fluß aufgrund des Zerstäubens der Bauelemente.Thus, the proposed invention increases the overall efficiency and service life of the engine and reduces the amount of impurities in the flow due to the atomization of the components.

Auf der Grundlage der obenstehenden Offenbarung sind experimentelle und Versuchsmuster von Triebwerken mit einem Schubwirkungsgrad hT = 0,4 - 0,7 und mit Flußgeschwindigkeiten v = (1 - 3) 10&sup4; m/s sowie einer Lebensdauer von 3000 - 4000 Stunden und mehr in Versuchen bestätigt worden.Based on the above disclosure, experimental and test samples of engines with a thrust efficiency hT = 0.4 - 0.7 and with flow velocities v = (1 - 3) 10⁴ m/s and a service life of 3000 - 4000 hours and more have been confirmed in tests.

Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungen beschrieben worden ist, sollte der Umfang der Erfindung nicht als darauf beschränkt verstanden werden. Der Fachmann kann viele Abwandlungen unter Nutzung dieser Offenlegung vornehmen, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen. Daher sollte die Erfindung nicht durch die speziellen Beispiele beschränkt werden, die verwendet wurden, um sie darzustellen, sondern lediglich durch den Umfang der beigefügten Ansprüche.Although the invention has been described with reference to preferred embodiments, the scope of the invention should not be construed as limited thereto. Those skilled in the art can make many modifications using this disclosure without departing from the spirit of the invention. Therefore, the invention should not be limited by the specific examples used to illustrate it, but only by the scope of the appended claims.

Claims

1. A closed electron flow engine with improved efficiency and improved durability, the engine comprising:

a discharge chamber with an exit part, which has an annular acceleration channel facing the exit part of the discharge chamber, wherein the acceleration channel is formed by closed, equally spaced, cylindrical active surfaces of inner and outer walls of the discharge chamber;

an annular anode gas distributor having channels for receiving gas from a supply and channels that conduct gas to the acceleration channel via a system of through holes in the acceleration channel, the annular anode gas distributor being arranged inside the acceleration channel at a distance from an exit plane of the discharge chamber that is greater than a width of the acceleration channel;

a magnetic system generating magnetic fields in the discharge chamber and having an inner and an outer source of a magnetic field for forming an outer pole and an inner pole with a working gap, respectively, the outer pole being arranged near the exit part of the discharge chamber walls and outside an outer wall of the discharge chamber, the inner pole being arranged near the exit part of the discharge chamber and inside an inner discharge chamber wall; a magnetic path connected to a central core, the magnetic path having at least one inner and one outer source of magnetic field disposed in the magnetic path at the inner and outer poles respectively;

an inner magnetic shield made of magnetically permeable material covering the inner source of the magnetic field, the inner magnetic shield being arranged with a first longitudinal gap in relation to the inner pole, the first longitudinal gap not being greater than half the distance of the working gap between the inner and outer poles, and

an outer magnetic shield made of magnetically permeable material and arranged between the discharge chamber and the external source of the magnetic field, which covers the external source of the magnetic field, the outer shield being arranged with a second longitudinal gap with respect to the outer pole, the second longitudinal gap not being greater than half the distance of the working gap between the inner and outer poles; and a hollow gas discharge cathode arranged outside the region of the acceleration channel.

2. Engine according to claim 1, wherein:

the inner pole is located further away from the center of the acceleration channel than the inner magnetic shield;

the exit part of the inner and outer walls of the discharge chamber has an increased thickness; and

the exit part of the inner and outer walls of the discharge chamber is arranged outside the planes which Exit surfaces of the inner and outer poles are tangent.

3. Engine according to claim 1, wherein the inner and outer magnetic shields are arranged with a gap with respect to the magnetic path, and wherein the inner and outer magnetic shields are connected to one another by a bridge consisting of magnetically permeable material.

4. Engine according to claim 1, wherein the discharge chamber, the anode and the magnetic system are symmetrical with respect to two mutually perpendicular longitudinal planes;

wherein the outer pole and the outer magnetic screen are provided with four open slots dividing the outer pole and the outer magnetic screen into four symmetrical parts with respect to the planes; and

the external sources of the magnetic field are four groups of magnetic coils, each coil being arranged in the magnetic path and connected to the external pole.

5. The thruster of claim 1, wherein the exit portion of the discharge chamber, the inner pole, the outer pole, the inner magnetic shield and the outer magnetic shield are arranged in parallel planes perpendicular to the acceleration direction;

the central core of the magnetic path and the inner pole form a cavity; and

the cathode is arranged in the cavity, the cathode having an exit end which is arranged with respect to the plane of the end part of the discharge chamber at a distance which is not more than one tenth of the cathode diameter.

6. The thruster of claim 1, wherein the discharge chamber is attached to the outer pole of the magnetic system with a bracket connected to the front part of the discharge chamber and arranged with a gap with respect to the discharge chamber and the outer pole.