FR2895640A1

FR2895640A1 - Dispositif d'alimentation en energie pour un accelerateur d'ions.

Info

Publication number: FR2895640A1
Application number: FR0611464A
Authority: FR
Inventors: Taichiro Tamida; Takafumi Nakagawa; Ikuro Suga; Hiroyuki Osuga; Toshiyuki Ozaki
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2007-06-29
Also published as: US7560870B2; JP2007177639A; JP4650258B2; US20070145901A1

Abstract

Un dispositif d'alimentation en énergie (1) destiné à commander un propulseur à effet Hall (11) qui est un accélérateur d'ions comprend une alimentation anodique (2) destinée à appliquer une tension anodique Va à une anode (12) du propulseur à effet Hall (11), des alimentations de bobines intérieure et extérieure (3, 4) destinées à fournir un courant de bobine Ic à chacune des bobines génératrices de champ magnétique intérieure et extérieure (13, 14) du propulseur à effet Hall (11), un contrôleur de débit de gaz (5) destiné à réguler le débit de gaz Q par l'intermédiaire d'un régulateur de débit de gaz (15), et une unité de commande (9). L'unité de commande (9) ajuste la valeur de l'accélération d'ions effectuée par la propulseur à effet Hall (11) en commandant la tension anodique Va, le débit de gaz Q et le courant de bobine Ic en fonction de la quantité exprimée par une fonction de la tension anodique Va et du courant de bobine Ic.

Description

ARRIERE PLAN DE L'INVENTION 1. Domaine de l'invention La présente

invention se rapporte à un dispositif d'alimentation en énergie pour un accélérateur d'ions, lequel est un dispositif de décharge électrique destiné à accélérer des ions. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif d'alimentation en énergie pour un propulseur à effet Hall, qui est un dispositif de propulsion électrique monté sur un satellite artificiel, par exemple. 2. Description de la technique d'arrière plan Un propulseur à effet Hall introduit du gaz par une extrémité d'un canal de décharge annulaire, ionise et accélère le gaz qui s'y trouve et éjecte le gaz ionisé à travers l'autre extrémité du canal de décharge. Le propulseur à effet Hall produit une poussée due à la réaction d'un flux d'ions sortant du canal de décharge. Un champ magnétique radial est formé dans le canal de décharge annulaire. L'effet Hall produit par le champ magnétique radial engendre une dérive azimutale d'électrons situés à l'intérieur du canal de décharge annulaire, de sorte que les électrons sont empêchés de se déplacer dans une direction axiale du canal. Cette configuration donne la possibilité d'accélérer exclusivement les ions, avec un haut rendement, comme décrit dans la publication de demande de brevet japonaise n 2002-517661, par exemple. Un problème qui pourrait gêner le fonctionnement stable d'un propulseur à effet Hall est l'apparition d'un phénomène d'oscillation de la décharge. Plusieurs types d'oscillations de la décharge sont connus, parmi lesquels l'oscillation de la décharge qui se produit à une très basse fréquence est une oscillation de l'ionisation, qui se produit à une fréquence d'environ 10 kHz. L'oscillation de l'ionisation est cruciale pour un système équipé d'un propulseur à effet Hall parce que l'oscillation de l'ionisation peut affecter gravement la stabilité, la fiabilité et la durabilité du système, comme décrit, par exemple, dans un document, hors brevet, intitulé "Introduction to Electric Propulsion Rockets," de K. Kuriki et Y. Arakawa, Presse de l'Université de Tokyo, pages 152-154, 2003. D'un autre côté, on trouve une étude antérieure visant à formuler des conditions dans lesquelles le phénomène d'oscillation de la décharge se manifeste dans des propulseurs à effet Hall, par exemple, dans un autre document hors brevet intitulé "Discharge Curent Oscillation in Hall Trusters", de N. Yamamoto, K. Komurasaki and Y. Arakawa, Journal of Propulsion and Power, vol. 21, n 5, pages 870-876, 2005. Un dispositif classique d'alimentation en énergie pour un accélérateur d'ions conçu pour supprimer le phénomène d'oscillation de la décharge, est configuré de telle sorte que, lorsque le courant anodique fluctue, ce qui amène une charge à commencer à présenter un comportement instable, le courant d'anode est envoyé en réaction à un contrôleur d'alimentation en énergie, lequel prévient les fluctuations du courant anodique en se basant sur la valeur du courant anodique qui a été envoyé en réaction. Cette solution de commande à réaction est décrite, par exemple, dans la publication de demande de brevet japonaise n 2005-282403. Lorsque le courant anodique fluctue, le dispositif d'alimentation en énergie classique supprime les fluctuations du courant anodique en se basant sur la valeur du courant anodique envoyé en réaction au contrôleur de l'alimentation en énergie, comme mentionné plus haut. Cette solution consiste à détecter le début d'une fluctuation du courant anodique. Ceci signifie que, de par son principe, la solution de commande à réaction classique ne prévient pas le phénomène d'oscillation de la décharge. Il est donc difficile d'améliorer sensiblement la stabilité d'un propulseur à effet Hall. En outre, étant donné que l'oscillation de la décharge a une fréquence de 10 kHz, par exemple, la solution classique précitée pour prévenir l'oscillation de la décharge en renvoyant le courant anodique en réaction au contrôleur d'alimentation en énergie exige la présence d'un système de commande très rapide. Si le système de commande ne peut pas renvoyer une réponse à haute vitesse, le dispositif d'alimentation en énergie ne pourra pas commander le courant anodique d'une façon stable, de sorte qu'il pourra éventuellement engendrer une plus grande instabilité du propulseur à effet Hall, par suite d'une interaction oscillatoire entre le propulseur à effet Hall et le système de commande.

RESUME DE L'INVENTION A la lumière de ce qui précède, un but de l'invention consiste à réaliser un dispositif d'alimentation en énergie configuré de manière à permettre d'obtenir un fonctionnement stable d'un propulseur à effet Hall, qui est un accélérateur d'ions, en évitant l'oscillation de la décharge. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'alimentation en énergie destiné à commander un accélérateur d'ions qui est équipé d'une anode, d'un régulateur de débit de gaz et d'une bobine génératrice de champ magnétique, ledit dispositif d'alimentation en énergie comprenant : un contrôleur destiné à ajuster la valeur de l'accélération d'ions réalisée par l'accélérateur d'ions en commandant la tension anodique appliquée à l'anode, le débit de gaz qui traverse le régulateur de débit de gaz et le courant de bobine qui circule dans la bobine génératrice de champ magnétique : dans lequel ledit contrôleur commande la tension anodique, le débit de gaz et le courant de bobine selon une quantité exprimée par une fonction au moins de la tension anodique et du courant de bobine.

Suivant des modes particuliers de réalisation, le dispositif comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - ledit contrôleur commande ledit accélérateur d'ions de telle manière que le courant de bobine soit maintenu approximativement proportionnel à une valeur obtenue en multipliant la racine de la tension anodique par la racine du débit de gaz ; - ledit contrôleur commande ledit accélérateur d'ions de telle manière que le courant de bobine soit maintenu approximativement proportionnel à la tension anodique ; - ledit contrôleur commande la tension anodique, le débit de gaz et la densité de flux magnétique à une sortie d'ions dudit accélérateur d'ions qui dépend du courant de bobine de telle manière qu'une inégalité donnée ciùdessous soit satisfaite, ladite inégalité contenant comme variables une aire de section transversale de la sortie d'ions d'un accélérateur d'ions, une longueur de la zone d'accélération d'ions dudit accélérateur d'ions et un rapport de polarisation du flux magnétique représentant le rapport entre la densité de flux magnétique à la sortie des ions et une valeur moyenne des densités de flux magnétique selon la direction de l'accélération des ions dudit accélérateur d'ions : 200x109< 1 ' va 4 <500x109 d SB où S = aire de section transversale de la sortie des ions (m) ; d = longueur de la zone d'accélération des ions (m) (3 = rapport de polarisation du flux magnétique ; Va = tension anodique (V) ; Q = débit de gaz (sccm) ; et B = densité du flux magnétique à la sortie des ions (T). - pendant le démarrage dudit accélérateur d'ions, ledit contrôleur commande ledit accélérateur d'ions de telle manière que le courant de bobine commence à circuler avant l'application de la tension anodique et de telle manière que le courant de bobine soit maintenu approximativement proportionnel à une valeur obtenue en multipliant la racine de la tension anodique par la racine du débit de gaz jusqu'à ce que la tension anodique se stabilise après son application ; - pendant le démarrage dudit accélérateur d'ions, ledit contrôleur commande ledit accélérateur d'ions de telle manière que le courant de bobine commence à circuler avant l'application de la tension anodique et de telle manière que le courant de bobine soit maintenu approximativement proportionnel à la tension anodique ; - ledit contrôleur commande ledit accélérateur d'ions de telle manière que le courant de bobine soit maintenu approximativement proportionnel à une valeur obtenue en multipliant la racine de la tension anodique par la racine du débit de gaz pendant la modification de la valeur de l'accélération des ions ; -ledit contrôleur commande ledit accélérateur d'ions de telle manière que le courant de bobine soit maintenu approximativement proportionnel à la tension anodique pendant la modification de la valeur de l'accélération d'ions ; et - ledit dispositif d'alimentation en énergie comprend en outre : une mémoire de base de données stockant une base de données qui contient une table de données qui indique une relation entre la tension anodique, le débit de gaz et le courant de bobine, ladite relation étant exprimée par la fonction d'au moins la tension anodique et du courant de bobine ; dans lequel ledit contrôleur commande la tension anodique, le débit de gaz et le courant de bobine sur la base de la base de données stockées dans ladite mémoire de base de données. Selon l'invention, un dispositif d'alimentation en énergie destiné à commander un accélérateur d'ions qui est équipé d'une anode, d'un régulateur de débit de gaz et d'une bobine génératrice de champ magnétique, comprend un contrôleur destiné à ajuster la valeur de l'accélération des ions effectuée par l'accélérateur d'ions en commandant la tension anodique appliquée à l'anode, le débit de gaz qui circule à travers le régulateur de débit de gaz, et le courant de bobine qui circule dans la bobine génératrice de champ magnétique. Le contrôleur commande la tension anodique, le débit de gaz et le courant de bobine en fonction d'une quantité qui est exprimée par une fonction liée au moins à la tension anodique et au courant de bobine. Le dispositif d'alimentation en énergie ainsi configuré sert à supprimer l'apparition de l'oscillation de la décharge et, de cette façon, à faire travailler un propulseur à effet Hall, qui est un accélérateur d'ions, d'une façon stable. Les buts, caractéristiques, aspects et avantages de la présente invention qui ont été cités plus haut, ainsi que d'autres, ressortiront plus clairement de la description détaillée qui va suivre, lue en regard des dessins annexés.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS La FIG. 1 est un diagramme de configuration d'un dispositif d'alimentation en énergie pour un propulseur à effet Hall selon une première forme de réalisation de l'invention ; la FIG. 2 est un schéma en coupe du propulseur à effet Hall, prise selon les lignes IIùII de la FIG. 1 ; les FIG. 3A et 3B sont des graphiques montrant la relation de dépendance liant l'intensité de l'oscillation du courant anodique à trois paramètres, à savoir la tension anodique Va, le débit de gaz Q et le courant de bobine le selon la première forme de réalisation de l'invention ; la FIG. 4 est un graphique montrant l'intensité de l'oscillation du courant anodique selon la première forme de réalisation de l'invention ; Les FIG. 5A, 5B et 5C sont des graphiques montrant des formes d'onde de la tension anodique Va et du courant anodique la en fonction du courant de bobine Ic, observés pendant le démarrage du propulseur ; La FIG. 6 est un organigramme montrant un procédé pour faire varier des valeurs données de la tension anodique Va, du débit de gaz Q et du courant de bobine le pour modifier la valeur de l'accélération des ions, selon une quatrième forme de réalisation de l'invention ; et La FIG. 7 est un schéma de configuration d'un dispositif d'alimentation en énergie pour un propulseur à effet Hall selon une cinquième forme de réalisation de l'invention. 30 DESCRIPTION DES FORMES PREFEREES DE REALISATION Des formes de réalisation seront maintenant décrites, à titre d'exemple, en regard des dessins annexés.

PREMIERE FORME DE REALISATION La FIG. 1 est un schéma de configuration d'un dispositif d'alimentation en énergie 1 selon une première forme de réalisation de la présente invention. Comme on le voit en se reportant à la FIG. 1, le dispositif d'alimentation en énergie 1 commande un propulseur à effet Hall 11 qui est un accélérateur d'ions, ainsi qu'un dispositif à cathode creuse 21 destiné à fournir des électrons au propulseur à effet Hall 11. La FIG. 1 comprend un schéma en coupe du propulseur à effet Hall 11, prise dans un plan qui contient un axe central du propulseur à effet Hall 11, lequel est un dispositif ayant une configuration annulaire. Le propulseur à effet Hall 11 comprend une anode 12, une bobine intérieure 13 et une bobine extérieure 14 destinées à former un champ magnétique radial, un régulateur de débit de gaz 15, ainsi qu'un anneau intérieur 16 et un anneau extérieur 17 qui forment ensemble une zone d'accélération d'ions 18 de forme annulaire. La FIG. 2 est un schéma en coupe du propulseur à effet Hall 11 pris selon les lignes IIùII de la FIG. 1 (ou pris dans un plan perpendiculaire à l'axe central du propulseur à effet Hall 11). L'anode 12, l'anneau intérieur 16 et l'anneau extérieur 17 sont disposés concentriquement autour de l'axe central du propulseur à effet Hall 11. Le gaz à ioniser est introduit par une extrémité d'entrée de gaz de la zone d'accélération d'ions 18, sur un côté de l'anode (côté inférieur, vu sur la FIG. 1). Le gaz introduit dans la zone d'accélération des ions 18 est ionisé, en produisant un état connu sous le nom de décharge gazeuse. L'anode 12 est disposée à la base de la zone d'accélération des ions 18. Des particules de gaz ionisé, ou ions, sont accélérées dans une direction axiale du propulseur à effet Hall 11 sous l'effet de la tension anodique Va appliquée à l'anode 12. Des particules de gaz accélérées à travers la zone d'accélération d'ions 18 vers une extrémité ouverte de cette zone, qui forme une sortie d'ions (côté supérieur, vu sur la FIG. 1) sont éjectées à l'extérieur. La bobine intérieure 13 et la bobine extérieure 14 destinées à former le champ magnétique orienté radialement sont prévues respectivement sur le côté intérieur et sur le côté extérieur de la zone d'accélération d'ions 18. La bobine intérieure 13 et la bobine extérieure 14 sont interconnectées magnétiquement par un élément fait d'une matière magnétique sur le côté de l'anode, en formant ainsi un circuit magnétique. Aux extrémités de la bobine intérieure 13 et de la bobine extérieure 14 situées sur le côté de sortie des ions, sont prévues des pièces polaires 19 destinées à commander la densité du flux magnétique. En général, les pièces polaires 19 sont conçues de manière que le flux magnétique généré par les bobines intérieure et extérieure 13, 14 soit intensifié au maximum à la sortie des ions et qu'il s'affaiblisse sur le côté de l'anode. Il est nécessaire de fournir des électrons pour provoquer une décharge gazeuse. D'un autre côté, une source d'électrons est nécessaire pour éviter qu'un corps d'un satellite artificiel sur lequel le propulseur à effet Hall 11 est monté soit chargé électriquement par les ions qui sont accélérés et expulsés. Dans cette forme de réalisation, le dispositif à cathode creuse 21 qui fournit les électrons dans le voisinage de la sortie des ions du propulseur à effet Hall 11. Cette sorte de système de propulseur à effet Hall exige un système d'alimentation en énergie et de commande pour piloter et commander le propulseur à effet Hall 11 et le dispositif à cathode creuse 21. Le dispositif d'alimentation en énergie 1 comprend une alimentation anodique 2, un dispositif d'alimentation de bobine, comprenant une alimentation de bobine intérieure 3 et une alimentation de bobine extérieure 4, et un contrôleur de débit de gaz 5 qui, ensemble, commandent le propulseur à effet Hall 11. Le dispositif d'alimentation en énergie 1 comprend aussi une alimentation de chauffage 6, une alimentation d'armature 7 et un contrôleur de débit de gaz 8 cathodique qui, ensemble, commandent le dispositif à cathode creuse 21. Le dispositif d'alimentation en énergie 1 comprend en outre une unité de commande 9 destinée à commander l'alimentation 2 de l'anode, l'alimentation 3 de la bobine intérieure, l'alimentation 4 de la bobine extérieure, le contrôleur de débit de gaz 5, l'alimentation du chauffage 6, l'alimentation de l'armature 7 et le contrôleur de débit de gaz cathodique 8. Le dispositif d'alimentation en énergie 1 ainsi configuré commande le propulseur à effet Hall 11 qui est l'accélérateur d'ions comprenant l'anode 12, les bobines intérieure et extérieure 13, 14 destinées à former le champ magnétique radial, et le régulateur de débit de gaz 15. L'alimentation de l'anode 2 applique la tension anodique Va à l'anode 12. Les alimentations 3, 4 des bobines intérieure et extérieure fournissent respectivement des courants de bobine le aux bobines intérieure et extérieure 13, 14 pour former le champ magnétique radial. Le contrôleur de débit de gaz 5 régule le débit de gaz Q par l'intermédiaire du régulateur de débit de gaz 15. L'unité de commande 9 ajuste la valeur de l'accélération d'ions effectuée par le propulseur à effet Hall 11 en commandant la tension anodique Va appliquée à l'anode 12, le courant de bobine le fourni à chaque des bobines intérieure et extérieure 13, 14, et le débit de gaz Q qui circule à travers le régulateur de débit de gaz 15. Comme ceci sera expliqué ciùdessous, l'unité de commande 9 règle la tension anodique Va, le courant de bobine le et le débit Q en fonction d'une quantité qui est exprimée par une fonction liée au moins à la tension anodique Va et au courant des bobine Ic. Le contrôleur de débit de gaz 5 règle le débit de gaz Q à l'entrée de gaz du propulseur à effet Hall 11 conformément à un ordre émis par l'unité de commande 9. En outre, les alimentations 3, 4 des bobines intérieure et extérieure règlent les courants de bobine le qui circulent dans les bobines intérieure et extérieure 13, 14 conformément à un ordre émis par l'unité de commande 9. Le courant de bobine le qui circule à travers chacune des bobines intérieure et extérieure 13, 14 est normalement un courant continu (DC) constant, de sorte qu'un champ magnétique d'intensité constante est créé dans la zone d'accélération d'ions 18.

Le courant qui circule dans la bobine intérieure 13 et le courant qui circule dans la bobine extérieure 14 qui sont fournis respectivement par les alimentations 3, 4 des bobines intérieure et extérieure peuvent être réglés indépendamment l'un de l'autre. Ceci permet un ajustement fin de la densité de flux magnétique et de la distribution du champ magnétique à l'intérieur de la zone d'accélération d'ions 18, Dans cette forme de réalisation, les courants de bobine le ayant la même valeur sont fournis individuellement aux bobines intérieure et extérieure 13, 14. L'alimentation anodique 2 commande la tension anodique Va appliquée à l'anode 12. Pendant le fonctionnement en régime permanent, l'alimentation anodique 2 fournit la tension anodique Va d'une valeur constante appliquée à l'anode 12. Les ions créés dans la zone d'accélération d'ions 18 sont accélérés par la tension anodique Va, de sorte que le propulseur à effet Hall 11 produit une poussée. Typiquement, la tension anodique Va est réglée dans un intervalle allant de 100 à 400 V. Un courant d'ions généré par les ions accélérés et un courant d'électrons généré par les électrons qui circulent dans un canal de décharge sont amenés à s'écouler en un circuit sous l'effet de la tension anodique Va. L'alimentation anodique 2 qui constitue une portion qui alimente le propulseur à effet Hall 11 en énergie pour produire la poussée est une alimentation qui a une capacité extrêmement grande dans le système de propulseur à effet Hall. Le contrôleur de débit de gaz 8 cathodique destiné à fournir du gaz au dispositif à cathode creuse 21, l'alimentation de chauffage 6 destinée à chauffer une cathode du dispositif à cathode creuse 21, et l'alimentation d'armature 7 destinée à entretenir un flux continu d'électrons sortant du dispositif à cathode creuse 21 commandent ensemble le dispositif à cathode creuse 21, qui sert de source d'électrons.

L'unité de commande 9 destinée à piloter le propulseur à effet Hall 11 est commandée par des ordres issus du satellite artificiel (non représenté) sur lequel le propulseur à effet Hall 11 est monté, ou encore du sol. Dans cette forme de réalisation, au moins l'alimentation anodique 2, les alimentations 3, 4 des bobines et le contrôleur de débit de gaz 5 sont commandés par l'unité de commande 9. Un phénomène connu sous le nom d'oscillation de la décharge se présente occasionnellement pendant que le propulseur à effet Hall 11 est en fonctionnement. Il est difficile de dire dans quelles conditions le propulseur à effet Hall 11 présente le phénomène d'oscillation de la décharge. Au contraire, des oscillations de la décharge peuvent se produire sous l'effet de différentes causes telles que la structure géométrique du propulseur à effet Hall 11, la distribution du champ magnétique et la tension anodique. La tension anodique Va, le débit de gaz Q et le courant de bobine le sont les seuls paramètres qui peuvent être commandés de l'extérieur pendant le fonctionnement du propulseur à effet Hall 11. Les conditions de pilotage du dispositif à cathode creuse 21 ne sont pas très affectées par le phénomène d'oscillation de la décharge. Les FIG. 3A et 3B sont des diagrammes qui montrent schématiquement des résultats d'une expérience qui a été conduite pour examiner la relation de dépendance qui lie l'intensité de l'oscillation du courant anodique aux trois paramètres mentionnés plus haut, c'estûàûdire la tension anodique Va, le débit de gaz Q et le courant de bobine Ic. L'intensité de l'oscillation de la décharge peut être déterminée à partir de l'intensité de l'oscillation du courant anodique. Sur les FIG. 3A et 3B, l'axe horizontal représente le courant de bobine le et l'axe vertical représente l'intensité de l'oscillation du courant anodique. Plus précisément, la FIG. 3A montre une relation existant entre le courant de bobine le et l'intensité de l'oscillation du courant anodique lorsque le débit de gaz Q est faible, et la FIG. 3B montre une relation entre le courant de bobine le et l'intensité de l'oscillation du courant anodique lorsque le débit de gaz Q est grand. On peut voir sur les FIG. 3A et 3B que l'intensité de l'oscillation du courant anodique dépend de toutes les variables, la tension anodique Va, le débit de gaz Q et le courant de bobine Ic. L'intensité de l'oscillation du courant anodique peut donc être liée à une fonction contenant les trois paramètres. L'intensité de l'oscillation de la décharge peut donc être liée à une fonction contenant les trois paramètres, c'estûàûdire la tension anodique Va, le débit de gaz Q et le courant de bobine Ic. L'exposé ciûdessus suggère qu'il est possible de produire expérimentalement une base de données qui stocke une information sur les valeurs de la tension anodique Va, du débit de gaz Q et du courant de bobine le qui réduiraient l'intensité de l'oscillation du courant anodique. Ainsi, il est possible d'obtenir une fonction de la tension anodique Va et du courant de bobine Ic, applicable pour supprimer les oscillations du courant anodique, et qui correspond à la valeur de l'accélération d'ions, c'estùàùdire à une sortie de l'accélérateur d'ions. L'unité de commande 9 peut supprimer l'oscillation du courant anodique en commandant la tension anodique Va, le débit de gaz Q et le courant de bobine le en accord avec la quantité exprimée par la fonction ainsi obtenue. Ceci signifie qu'il est possible de prévenir l'oscillation du courant anodique en commandant la tension anodique Va, le débit de gaz Q et le courant de bobine Ic.

La tension anodique Va et le débit de gaz Q sont des paramètres particulièrement importants pour déterminer la poussée du propulseur à effet Hall 11. La tension anodique Va et le débit de gaz Q sont souvent réglés à des valeurs prédéterminées dans le cas où l'on fait travailler le propulseur à effet Hall 11 dans un régime permanent pour produire une quantité de poussée spécifiée. Au contraire, la valeur du courant de bobine le peut être déterminée librement dans une plage particulière. En supplément, bien qu'une certaine quantité de temps soit nécessaire pour que le débit de gaz Q atteigne une valeur donnée, le courant de bobine le suit relativement facilement une valeur donnée. Si les valeurs du débit de gaz Q et du courant de bobine le doivent être réglées conformément à des ordres de commande entrés de l'extérieur, il est souhaitable de régler le courant de bobine le sur la base d'une comparaison d'une combinaison de valeurs d'ordres avec des valeurs stockées dans une base de données. Des jeux de valeurs des trois paramètres, c'estùàùdire de la tension anodique Va, du débit de gaz Q et du courant de bobine le qui ont peu de chances de produire l'oscillation de la décharge sont exposés ciùaprès. Il est possible de construire une base de données sur les jeux de valeurs de la tension anodique Va, du débit de gaz Q et du courant de bobine le qui ont peu de chances de produire l'oscillation de la décharge en faisant une expérience pour mesurer l'intensité de l'oscillation du courant anodique pendant qu'on fait varier les valeurs de ces paramètres sur toute la largeur de leurs intervalles de variation. Une fois que l'on a sélectionné dans la base de données un jeu de valeurs des trois paramètres qui ont peu de chances de produire l'oscillation de la décharge, le dispositif d'alimentation en énergie 1 pilote le propulseur à effet Hall 11 d'une façon commandée sur la base du jeu sélectionné de valeurs des trois paramètres. Si les valeurs de la tension anodique Va et du débit de gaz Q varient en raison d'un comportement transitoire, il est possible de déterminer à quelle valeur le courant de bobine le devrait être modifié en se reportant à la base de données.

Théoriquement, le propulseur à effet Hall 11 peut être commandé en utilisant une base de données de cette façon.

Toutefois, en pratique, il est nécessaire de faire une expérience pour mesurer l'intensité de l'oscillation du courant anodique pendant qu'on fait varier les valeurs des trois paramètres sur toute la largeur de leurs intervalles de variation pour construire une telle base de données. En supplément, même si l'on produit une base de données contenant les valeurs de l'intensité de l'oscillation du courant anodique qui est liée aux valeurs des trois paramètres sur toute la largeur de leur intervalle de variation, il n'est pas certain qu'une valeur du courant de bobine le qui supprime l'oscillation du courant anodique existe sur toute la largeur des intervalles de variation de la tension anodique Va et du débit de gaz Q. Il est donc essentiel de formuler des conditions dans lesquelles l'oscillation du courant anodique se produit en accord avec un principe physique et d'établir un procédé de commande basé sur une telle formulation.

L'inégalité (22) citée dans le document hors brevet mentionné plus haut intitulé "Discharge Current Oscillation in Hall Thrusters" formule les conditions dans lesquelles l'oscillation de la décharge se produit. Selon ce document hors brevet, les conditions pour prévenir le phénomène d'oscillation de la décharge peuvent être exprimées par l'inégalité (1) ciûdessous : (Vea - Vex)>kiNn L (1) où ki est la fréquence d'ionisation, Nn est la densité d'atomes neutres et L est une longueur axiale typique d'une zone d'ionisation. Comme représenté sur la FIG. 1, le propulseur à effet Hall 11 est typiquement conçu de manière que la densité de flux magnétique soit portée à son maximum à la sortie des ions. De cette façon, la zone d'ionisation est placée près de la sortie d'ions dupropulseur à effet Hall 11. Vea de l'inégalité (1) est la vitesse des électrons dans un plan qui coupe la zone d'ionisation sur le côté de l'anode, et Vex est la vitesse des électrons dans un plan qui coupe la zone d'ionisation au niveau du côté de sortie.

En se basant sur l'équation (10) qu'on trouve dans le document hors brevet précité, la vitesse des électrons Ve peut être exprimée par l'équation (2) ciûdessous en utilisant la mobilité des électrons :

D Ksi VNe Ve = FIE + ùVNe = li(E + ) (2) Ne qe Ne où E est la force du champ électrique, D est le coefficient de diffusion, Ne est la densité d'électrons, kB est la constante de Boltzmann's, Te est la température des électrons et qe est la charge des électrons. Si l'on néglige l'effet de la diffusion des électrons représentée par un deuxième terme du côté droit de l'équation (2), il ne reste plus sur le côté droit qu'un premier terme qui représente la dérive des électrons provoquée par un champ électrique. Si l'on suppose que la mobilité des électrons provient de la diffusion classique, la mobilité des électrons peut être exprimée par l'équation (3) ciùdessous : mv mkm Na •• ( 3) dans laquelle B est la densité de flux magnétique, v = kmNn est la fréquence de collision des électrons et Nä est la densité du gaz. Ici, l'on suppose que la densité de flux magnétique B est proportionnelle au courant de bobine le et que la densité du gaz Nn est proportionnelle au débit de gaz Q et inversement proportionnelle à l'aire de section transversale S de la sortie des ions du propulseur à effet Hall 11, qui est l'accélération d'ions dans la zone d'accélérateur. L'aire de section transversale S de la sortie des ions est l'aire d'une région annulaire délimitée par une périphérie extérieure de l'anneau intérieur 16 et une périphérie intérieure de l'anneau extérieur 17 qui sont représentées dans le schéma en coupe de la FIG. 2. Etant donné que la force du champ électrique E s'intensifie dans une région dans laquelle la densité de flux magnétique B croît dans le propulseur à effet Hall 11, la force du champ électrique E dépend de la distribution de la densité du flux magnétique B dans la direction axiale du propulseur à effet Hall 11 (indiquée par "z" sur la FIG. 1). En réalité, les densités de flux magnétiques sont distribuées dans une direction axiale qui correspond à une direction d'accélération des ions de l'accélérateur d'ions, ainsi que dans des directions radiales qui sont perpendiculaires à la direction axiale. Si l'on exprime la distribution d'une composante radiale de la densité de flux magnétique le long de la direction axiale z par B(z) et une composante radiale de la densité de flux magnétique à la sortie des ions par B, B(z) est typiquement distribué de telle sorte que la densité de flux magnétique B soit portée à son maximum à la sortie des ions comme on l'a déjà mentionné en se reportant à la FIG. 1. Pour cette raison, un plasma est généralement produit avec le plus d'intensité à proximité de la sortie des ions et, en conséquence "B" peut être considéré comme une valeur typique de la densité de flux magnétique. Il est possible de définir un rapport de polarisation du flux magnétique 5 représentant le rapport entre la densité de flux magnétique à la sortie des ions et une valeur moyenne de densités de flux magnétique distribuées le long de la direction axiale, ou de la direction de l'accélération d'ions, comme indiqué par l'équation (4) ciùdessous : _ B = 1 rit (4) B(z)dz d ode où d est la longueur de la zone de l'accélérateur d'ions, ou la longueur de la zone 18 d'accélérateur d'ions du propulseur à effet Hall 11 qui est l'accélérateur d'ions. Plus précisément, la longueur d de la zone d'accélération d'ions est la longueur mesurée de l'anode 12 à la sortie d'ions du propulseur à effet Hall 11, et une intégrale contenue dans l'équation 10 (4) ciùdessus représente le résultat de l'intégration de B(z) sur la longueur axiale mesurée de l'anode 12 à la sortie des ions. Le rapport de polarisation du flux magnétique f3, la longueur de la zone d'accélération d'ions d et l'aire de section S de la sortie d'ions sont des paramètres qui dépendent de la forme et du type du propulseur à effet Hall 11. Pourvu que le dispositif à cathode creuse 21, constituant une cathode, soit placé dans une position suffisamment proche 15 de la sortie d'ions, il est possible de donner une approximation de la force du champ électrique EX à la sortie d'ions par une équation (5) ciùdessous en utilisant le rapport de polarisation du flux magnétique R : . Va Ex (5) d

Sur la base des équations (2) et (5), la vitesse des électrons Ve_c peut être exprimée par 20 l'équation (6) ciùdessous dans le cas d'une diffusion classique : Va ie p.cE a 2 cx Va (6) d•S•B Ic2 Si la vitesse des électrons présente une relation de dépendance exprimée par l'équation (6), le côté gauche de l'inégalité (1) devrait avoir une relation de dépendance analogue. Il en résulte que la probabilité selon laquelle l'oscillation de la décharge se produira 25 peut être exprimée dans une forme simplifiée comme indiqué par le côté droit de l'équation (6). Les inventeurs ont fait une expérience pour examiner une relation existant entre ((3xVaxQ)/(dxSxB2), et l'intensité de l'oscillation du courant anodique en utilisant une relation exprimée par l'équation (6). La FIG. 4 est un graphique montrant des résultats expérimentaux relatifs à l'intensité 30 de l'oscillation du courant anodique selon la première forme de réalisation, dans lequel l'axe 5 horizontal représente ((3xVaxQ)/(dxSXB2) et l'axe vertical représente l'intensité normalisée de l'oscillation du courant anodique qui est obtenue en divisant l'intensité d'origine de l'oscillation du courant anodique par une valeur moyenne (composante continue) du courant anodique. Les petits points portés sur la FIG. 4 sont des tracés de mesure de l'intensité de l'oscillation du courant anodique en fonction de valeurs de ((3xVaxQ)/(dxSXB2) obtenues avec différentes combinaisons de la tension anodique Va (V), du débit de gaz Q (sccm) et de la densité de flux magnétique B (T) qui est proportionnelle au courant de bobine Ic, où "sccm" utilisé comme unité du débit de gaz Q signifie "centimètres cubes standards par minute". L'intensité de l'oscillation du courant anodique peut être définie en termes d'amplitude de l'oscillation du courant anodique. Le gaz utilisé comme gaz propulseur du propulseur à effet Hall 11 dans l'expérience était le xénon (Xe). La densité de flux magnétique possède différentes valeurs dans les différentes parties de la zone d'accélération d'ions 18. Dans cette forme de réalisation, la densité de flux magnétique B (T) représente la valeur de la densité de flux magnétique à la sortie d'ions du propulseur à effet Hall 11. En outre, l'aire de section transversale de la sortie d'ions est S (m2), la longueur de la zone d'accélération d'ions est d (m) et le rapport de polarisation du flux magnétique est $3 dans le propulseur à effet Hall 11 de la présente forme de réalisation. On peut voir sur la FIG. 4 que presque tous les tracés des mesures de l'intensité de l'oscillation du courant anodique se trouvent le long d'une même courbe lorsque les résultats expérimentaux sont portés en fonction de ($3xVaxQ)/(dXSXB2), représenté par l'axe horizontal conformément à l'équation (6) qui est normalisée sur la base de la diffusion classique. Comme représenté sur la FIG. 4, un intervalle 1 de ((3xVaxQ)/(dXSXB2) est l'endroit où il se produit des oscillations extrêmement intenses du courant anodique. Au contraire, l'intervalle 2 de ($xVaxQ)/(dxSXB2) représenté sur la FIG. 4 est l'endroit où l'oscillation du courant anodique est supprimée et où le propulseur à effet Hall 11 travaille de façon stable. Ceci indique qu'il est souhaitable d'utiliser l'intervalle 2 comme bande de travail du propulseur à effet Hall 11. Dans l'intervalle 3 de (f3XVaxQ)/(dXSXB2) représentée sur la FIG. 4, l'oscillation du courant anodique se produit au hasard. Le champ magnétique est relativement faible dans l'intervalle 3 et cet intervalle est séparé d'un intervalle de travail typique du propulseur à effet Hall 11 dans lequel l'effet Hall est suffisamment fort. De cette façon, les phénomènes qui se produisent dans l'intervalle 3 ne peuvent pas être expliqués par l'inégalité (1) qui est obtenue au moyen de plusieurs approximations. Ceci signifie que l'intervalle 3 n'est pas lui non plus souhaitable pour l'utilisation comme bande de travail du propulseur à effet Hall 11. Une frontière entre l'intervalle 2 et l'intervalle 3 n'est pas aussi nette qu'une limite entre l'intervalle 1 et l'intervalle 2. Il en résulte qu'il est plus approprié de choisir l'intervalle 2 comme intervalle de commande, puisque l'intervalle 2 est plus proche de la limite entre l'intervalle 1 et l'intervalle 2 à l'endroit où le côté gauche et le côté droit de l'inégalité (1) sont égaux entre eux. Selon la structure et le type du propulseur à effet Hall 11, l'intervalle 2 peut devenir extrêmement étroit. Donc, lorsque le courant anodique est apte à osciller, une commande basée sur la relation reproduite graphiquement sur la FIG.4 serait efficace.

On comprendra à la lecture de l'exposé ciùdessus qu'on devrait sélectionner des combinaisons de la tension anodique Va, du débit de gaz Q et de la densité de flux magnétique B qui est proportionnelle au courant de bobine le de telle manière que les valeurs de ((3xVaxQ)I(dxSxB2) tombent dans l'intervalle 2. Plus précisément, lorsqu'on utilise du xénon comme propulseur, les combinaisons de la tension anodique, du débit de gaz Q et de la densité de flux magnétique B qui est proportionnelle au courant de bobine le devraient être sélectionnées de telle manière que la valeur de ((3x Va xQ)/(dxSxB2) tombe dans un intervalle de 200 x109 à 500 x 109 ou de telle manière que la valeur de ((3x Va xQ)/(dxSxB2) qui est une fonction de la tension anodique Va et de la densité de flux magnétique B (donc du courant de bobine Ic) satisfasse une relation exprimée par l'inégalité (7) ciùdessous. 200x109<~•Va. Q<500x109 (7) d. S. B y Dans le propulseur à effet Hall 11 ainsi structuré, l'unité de commande 9 commande la tension anodique Va, le débit de gaz Q et la densité de flux magnétique B à la sortie d'ions qui dépend du courant de bobine le de telle manière que l'inégalité (7) ciùdessus exprimée par la fonction de la tension anodique Va et du courant de bobine le soit satisfaite, où l'inégalité (7) comprend comme variables l'aire de section transversale S de la sortie d'ions du propulseur à effet Hall 11 (accélérateur d'ions), la longueur d de la zone d'accélération d'ions de l'accélérateur d'ions et le rapport de polarisation de flux magnétique R qui est le rapport entre la densité de flux magnétique B à la sortie d'ions et la valeur moyenne des le rapport entre la densité de flux magnétique à la sortie d'ions B et la valeur moyenne des densités de flux magnétique le long de la direction de l'accélération d'ions de l'accélérateur d'ions. L'unité de commande 9 sert à prévenir l'apparition de l'oscillation de la décharge de cette façon. Il est ressorti de la considération mentionnée plus haut que l'oscillation de la décharge peut être supprimée si l'on fait travailler le propulseur à effet Hall 11 dans des conditions dans lesquelles les valeurs de ((3xVaxQ)/(dxSxB2) tombe dans un intervalle spécifié. Il est à remarquer que les valeurs présentées dans l'inégalité (7) ciùdessus qui définit l'intervalle de ((3xVaxQ)/(dxSxB2) sont applicables à un cas où l'on utilise du xénon comme propulseur. On s'attend à ce que des valeurs de seuil de (13 xVaxQ)/(dxS xB2) différent de celles présentées dans l'inégalité (7) si l'on utilise comme propulseur du krypton (Kr) ou de l'argon (Ar), par exemple. Toutefois, même si les valeurs de seuil varient, il est possible en principe d'empêcher l'oscillation de la décharge si le propulseur à effet Hall 11 travaille dans des conditions dans lesquelles les valeurs de ((3xVaxQ)/(dxSxB2) tombent dans un intervalle spécifié. En général, la densité de flux magnétique dépend du courant de bobine Ic. Bien que la densité de flux magnétique soit approximativement proportionnelle au courant de bobine le dans une zone de faible densité de flux magnétique, la densité de flux magnétique tend à être saturée quel que soit le courant de bobine le lorsque la densité de flux magnétique croit. Il en résulte que, dans une zone de basse densité de flux magnétique dans laquelle la densité de flux magnétique n'est pas saturée, il est approprié de choisir Va x Q/ Ic2, qui contient des paramètres pouvant être commandés de l'extérieur, comme indice pour la commande. Cette idée est confortée non seulement par un support théorique évident qui donne des directives claires sur les moyens d'éviter l'apparition de l'oscillation de la décharge. En bref, il est possible de prévenir l'oscillation de la décharge si la valeur Va x Q /Ic2 est maintenue dans un intervalle spécifié ou si, en d'autres termes, la valeur du courant de bobine le est maintenue approximativement proportionnelle à une valeur obtenue en multipliant la racine de la tension anodique Va par la racine du débit de gaz Q conformément à la fonction de la tension anodique Va et du courant de bobine Ie. Il convient de remarquer que la relation entre les paramètres qui a été mentionnée plus haut est basée sur une pluralité d'approximations. Il a été vérifiée à partir des résultats expérimentaux que le flux magnétique n'est pas très exactement proportionnel au courant de bobine Ic. Etant donné que le flux magnétique présente un schéma de distribution particulier dans le propulseur à effet Hall 11 et qu'il est fortement affecté par la structure du propulseur à effet Hall 11, il est difficile d'exprimer clairement la relation entre le flux magnétique et le courant de bobine Ie. La proportionnalité entre le débit de gaz Q et la densité du gaz est aussi le résultat de plusieurs approximations. En particulier, étant donné que la proportionnalité est basée sur la supposition que la vitesse du gaz (la température du gaz) dans le propulseur à effet Hall 11 est approximativement constante, il n'est pas nécessairement garanti que le débit de gaz Q et la densité du gaz soient proportionnels l'un à l'autre. En supplément, la densité du gaz présente une certaine forme de distribution spatiale et il est difficile de déterminer expérimentalement la densité spatiale de la densité du gaz. La proportionnalité entre le débit de gaz Q et la densité du gaz n'est pas non plus assurée de ce point de vue. En outre, la tension anodique Va et la force du champ E ne sont pas liées l'une à l'autre d'une façon qui assure une exacte proportionnalité entre la distribution du flux magnétique et celle de la force du champ électrique, comme on l'a mentionné plus haut.

Comme cela a été exposé plus haut, l'équation (6) est une expression approximative utilisée pour la commodité. Pour obtenir une solution proche de ce qui sera dérivé de l'équation théorique (3), il est préférable d'utiliser ExNn/B2 et non pas VaxQ/Ic2 comme indice pour la commande. Il n'est pas très facile de régler la force du champ électrique E, la densité du gaz Nn et la densité de flux magnétique B parce que ces paramètres ont des distributions spatiales. Toutefois, si la force du champ électrique E, la densité du gaz Nn et la densité de flux magnétique B peuvent être plus exactement liées à la tension anodique Va, au débit de gaz Q et au courant de bobine Ic, il devrait être possible de faire travailler le propulseur à effet Hall 11 de façon plus précise en réglant les paramètres individuels en accord avec la valeur de ExNnB2.

L'équation (6) n'est applicable qu'à la limite entre l'intervalle 1 et l'intervalle 2 représentées sur la FIG.4, et la théorie décrite ci-dessus ne peut pas être appliquée à l'intervalle 3. On a donc besoin de résultats expérimentaux concernant le phénomène d'oscillation de la décharge pour obtenir une équation clairement définie applicable à l'intervalle 3. Il est donc préférable de commander le propulseur à effet Hall 11 en utilisant une combinaison d'un procédé pour commander le propulseur à effet Hall 11 selon l'équation (6) et d'un procédé pour commander le propulseur à effet Hall 11 qui est basé sur une base de données dérivée des résultats expérimentaux. L'apparition de l'oscillation de la décharge dans le propulseur à effet Hall 11 dépend de la tension anodique Va, de la densité de flux magnétique B et de la densité du gaz qui est fonction du débit de gaz Q, comme décrit plus haut. Il est donc possible d'éliminer un intervalle de travail dans lequel le propulseur à effet Hall 11 présente un comportement instable en commandant le propulseur à effet Hall 11 de telle manière que les paramètres mentionnés plus haut varient d'une façon corrélée. En supplément, les inventeurs ont constaté que l'apparition de l'oscillation de la décharge dépend de la quantité exprimée par une fonction exprimée elleùmême par Va x Q/Ic2. Comme cela été exposé jusqu'à présent, l'unité de commande 9 commande le propulseur à effet Hall 11 de telle manière que le courant de bobine le soit maintenu approximativement proportionnel à la valeur obtenue en multipliant la racine de la tension anodique Va par la racine du débit de gaz Q. Dans cette forme de réalisation, la tension anodique Va, le débit de gaz Q et le courant de bobine le sont commandés en fonction de la quantité exprimée par la fonction de la tension anodique Va et du courant de bobine Ic. Lorsque l'unité de commande 9 commande le propulseur à effet Hall 11 de la façon mentionnée plus haut, le dispositif d'alimentation en énergie 1 de la forme de réalisation peut faire travailler le propulseur à effet Hall 11 (accélérateur d'ions) d'une façon stable tout en prévenant l'apparition de l'oscillation de la décharge dans chaque bande de fonctionnement du propulseur à effet Hall 11.

DEUXIEME FORME DE REALISATION Bien que l'unité de commande 9 commande le propulseur à effet Hall 11 de telle manière que le courant de bobine le devienne approximativement proportionnel à la racine de la tension anodique Va dans la première forme de réalisation décrite plus haut, l'unité de commande 9 commande le propulseur à effet Hall 11 de telle manière que le courant de bobine le devienne approximativement proportionnel à la tension anodique Va dans une deuxième forme de réalisation de l'invention. En général, la vitesse des électrons dans le propulseur à effet Hall 11 est déterminée par diffusion classique dans la région de basse densité de flux magnétique et par une diffusion anormale (diffusion de Bohm) dans une région de haute densité de flux magnétique. Lorsque la diffusion anormale est dominante, la mobilité des électrons et la vitesse des électrons peuvent être exprimées respectivement par des équations(8) et (9) ciùdessous. 1 (8) = 16B Ç aE a (f3xVa)/(dxB) a va

............... (9) Ve_a p le Comparativement à l'équation (6), l'équation (9) contient ((3xVa)/(dxB) et Va/Ic, expressions dont chacune peut être utilisée comme un paramètre dont dépend l'oscillation de 30 la décharge. Toutefois, bien que les résultats expérimentaux représentés sur la FIG. 4 soient portés sur un graphique dont l'axe horizontal représente (13xVa)/(dxB), le graphique ainsi produit ne montre de tendance évidente de l'oscillation de la décharge à diminuer dans aucun schéma particulier. Ce fait indique que les résultats expérimentaux portés dans l'intervalle 2 de la FIG. 4 peuvent être considérés comme des données pour une région dominée par la diffusion classique. C'est pourquoi il est approprié de commander le propulseur à effet Hall 11 de telle manière que des valeurs Va/Ic tombent dans un intervalle spécifié ou, en d'autres termes, que le courant de bobine le soit maintenu à peu près proportionnel à la tension anodique Va en accord avec une fonction de la tension anodique Va et du courant de bobine le dans une région dans laquelle la diffusion anormale est dominante et où la densité de flux magnétique B croit. Etant donné que le propulseur à effet Hall 11 est commandé de manière que le courant de bobine le reste approximativement proportionnel à la tension anodique Va, comme mentionné plus haut, il est possible de réduire l'oscillation de la décharge même dans la région dans laquelle la densité de flux magnétique B croît dans la présente forme de réalisation...DTD: TROISIEME MODE DE REALISATION Il est possible de faire travailler le propulseur à effet Hall 11 dans un état stable dans lequel l'oscillation de la décharge a peu de chances de se produire en commandant le propulseur à effet Hall 11 de la façon décrite précédemment à propos du premier mode de réalisation. Plus précisément, on peut faire travailler le propulseur à effet Hall 11 d'une façon stable dans chaque plage de fonctionnement si l'on choisit des valeurs appropriées du courant de bobine le en accord avec n'importe quelles valeurs données de la tension anodique Va et du débit de gaz Q. Il n'est pas seulement important de faire travailler le propulseur à effet Hall 11 de cette façon lorsque le propulseur à effet Hall 11 est dans des conditions de fonctionnement stable ; il est aussi extrêmement efficace de faire travailler le propulseur à effet Hall 11 de la façon mentionnée plus haut pour faire en sorte que l'oscillation de la décharge ait moins de chances de se produire, afin d'atteindre une meilleure stabilité de fonctionnement du propulseur à effet Hall 11, spécialement lorsque la tension anodique Va s'élève pendant le démarrage ou lorsque le propulseur à effet Hall 11 est dans des conditions transitoires dans lesquelles on fait varier la tension anodique Va et le débit de gaz Q, par exemple pour faire varier la valeur de l'accélération des ions afin de modifier la poussée produite par le propulseur à effet Hall 11.

Les FIG. 5A, 5B et 5C sont des diagrammes montrant des formes d'onde de la tension anodique Va et du courant anodique la par rapport au courant de bobine le observé pendant le démarrage du propulseur lorsque le propulseur à effet Hall 11 commence à produire une décharge de plasma, où l'axe horizontal représente le temps et l'axe vertical représente à la fois la tension et le courant. Si la tension anodique Va d'un niveau particulier est brusquement appliquée, un intense courant de pointe circulera pendant le démarrage du propulseur. Pour cette raison, on fait croître la tension anodique Va progressivement avec une constante de temps de l'ordre de plusieurs millisecondes. Dans cette forme de réalisation, le propulseur à effet Hall 11 est commandé sur la base de la supposition que le débit de gaz Q ne peut pas être réglé rapidement et, pour cette raison, on fait circuler le gaz propulseur à un débit particulier avant d'appliquer la tension anodique Va. La FIG. 5A montre la forme d'onde de la tension anodique Va et le courant anodique observés lorsqu'on fait circuler le courant de bobine le à un niveau particulier avant l'application de la tension anodique Va. Etant donné que le débit de gaz Q et le courant de bobine le sont maintenus au niveau particulier, seule la tension anodique Va varie avant et après l'application de la tension anodique Va dans ce cas. De cette façon, les conditions de l'intervalle 1 représenté sur la FIG. 4 et qui sont expliquées dans la première forme de réalisation se présentent, en développant le phénomène d'oscillation de la décharge pendant un processus dans lequel la tension anodique Va passe d'un niveau initial à un niveau stable, spécialement lorsque la tension anodique Va est basse. L'apparition de l'oscillation de la décharge pose un grave problème pour la stabilité du fonctionnement du propulseur à effet Hall 11. Au contraire, il est possible d'éviter le problème de l'oscillation de la décharge si le propulseur à effet Hall 11 est commandé comme décrit sur la FIG. 5B. Dans le cas de la FIG. 5B, le courant de bobine le croît progressivement lorsque la tension anodique Va est augmentée jusqu'à un point où la tension anodique Va se stabilise après son application. Lorsque le propulseur à effet Hall 11 doit être commandé en fonction de la valeur de VaxQ/Ic2, qui est une fonction de la tension anodique Va et du courant de bobine Ic, on commande le courant de bobine le de telle manière que le courant de bobine le reste approximativement proportionnel à la racine de la tension anodique Va et considérant que le débit de gaz Q est maintenu constant. En d'autres termes, l'unité de commande 9 commande le propulseur à effet Hall 11 de telle manière que le courant de bobine le soit maintenu approximativement proportionnel à la valeur obtenue ne multipliant la racine de la tension anodique Va par la racine du débit de gaz Q dans ce cas. Lorsque le propulseur à effet Hall 11 doit être commandé en fonction de la valeur de Va/Ic, qui est une autre fonction de la tension anodique Va et du courant de bobine Ic, l'unité de commande 9 commande le propulseur à effet Hall 11 de telle manière que le courant de bobine le soit maintenu proportionnel à la tension anodique Va. Il est possible de prévenir l'apparition de l'oscillation de la décharge depuis le point de démarrage du propulseur jusqu'à un point de fonctionnement en régime permanent, en garantissant une initialisation stable du propulseur à effet Hall 11 en commandant le propulseur à effet Hall 11 de telle manière que le courant de bobine le croisse progressivement au fur et à mesure que la tension anodique Va est augmentée, comme décrit plus haut. Si la valeur du courant de bobine le est grande et que la densité du flux magnétique B est beaucoup plus élevée au démarrage du propulseur lorsque le propulseur à effet Hall 11 devrait commencer à produire une décharge de plasma, l'effet Hall fait qu'il est difficile pour le propulseur à effet Hall de produire la décharge de plasma. Egalement pour cette raison, il est préférable de fixer le courant de bobine le à un niveau relativement bas à un point de déclenchement de la décharge de plasma. La tension anodique Va est commandée pour croître progressivement en ajustant convenablement une constante de temps d'un circuit interne CR de l'alimentation anodique 2 ou, par exemple, en réglant un circuit de commande de tension interne de l'alimentation anodique 2. Avec cet agencement, le courant de bobine le est amené à croître graduellement avec un accroissement graduel de la tension anodique Va. Le courant de bobine le peut être amené à croître graduellement par une configuration de circuit interne des alimentations interne et externe 3, 4 des bobines, ou en réglant le courant de bobine le pour qu'il croisse par gradins. Etant donné qu'il y a une certaine tolérance pour l'intervalle de fonctionnement stable dans lequel l'oscillation du courant anodique a peu de chances de se produire, comme représenté sur la FIG. 4, le courant de bobine le devrait être ajusté de manière que les conditions de fonctionnement du propulseur à effet Hall 11 tombent dans cet intervalle. Pour faire varier le courant de bobine le avec la tension anodique Va pendant le démarrage du propulseur à effet Hall 11, il est essentiel d'amener le courant de bobine le à commencer à circuler en même temps que la tension anodique Va est appliquée ou avant qu'elle ne le soit. L'unité de commande 9 commande donc le propulseur à effet Hall 11 de telle manière que le courant de bobine le commence à circuler avant l'application de la tension anodique Va, comme indiqué par une flèche 50B sur la FIG. 5B. Si la tension anodique Va est appliquée dans des conditions dans lesquelles le courantde bobine le ne circule pas, ou dans lesquelles le flux magnétique n'est pas produit par le propulseur à effet Hall 11, il ne produit pas de champ magnétique qui ralentit la vitesse des électrons, de sorte qu'un arc électrique éclate entre la cathode et l'anode 12, ce qui se traduit par un courtùcircuit entre les électrodes. Si une telle situation se présente, une grande quantité de courant circule dans le propulseur à effet Hall 11, en pouvant éventuellement provoquer une défaillance du propulseur. Dans un cas où l'on commence à faire circuler le courant de bobine le avant l'application de la tension anodique Va, il est impossible d'appliquer la fonction mentionnée plus haut qui indique que le courant de bobine le est proportionnel à la valeur obtenue en multipliant la racine de la tension anodique Va par la racine du débit de gaz Q au moins au moment où la tension anodique Va est en cours de croissance. Si l'on prend en considération le fait que la tension anodique Va s'élève à partir du niveau zéro, il est certain que le propulseur à effet Hall 11 parcourt l'intervalle 1 représenté sur la FIG. 4 dans une région dans laquelle la tension anodique Va est suffisamment basse. Néanmoins, comme on peut le voir sur la FIG. 5B, le courant anodique commence à circuler après que la tension anodique Va a atteint un niveau particulier. Etant donné que la décharge de plasma ne se produit pas dans le propulseur à effet Hall 11 avant que la tension anodique Va atteigne ce niveau particulier, le courant anodique ne circule pas pendant que la tension anodique Va est trop basse. Il s'ensuit qu'il ne se produit jamais d'oscillations de décharge instables dans une étape dans laquelle la décharge de plasma n'a pas été déclenchée. Le problème de l'oscillation de la décharge ne se pose donc pas dans les conditions, mentionnées plus haut de l'intervalle 1 représenté sur la FIG. 4 lorsque la tension anodique Va n'est pas supérieure à un niveau spécifique.

En supplément, le courant de bobine le demande à être maintenu approximativement proportionnel à la valeur obtenue en multipliant la racine de la tension anodique Va par la racine du débit de gaz Q, ou simplement à la tension anodique Va, comme ceci a été mentionné plus haut. Ceci signifie qu'il n'est pas nécessaire de maintenir le courant de bobine le strictement proportionnel à ces quantités, et il y a donc une certaine tolérance pour les conditions dans lesquelles l'oscillation de la décharge a peu de chances de se produire, comme indiqué par l'intervalle 1 de la FIG. 4. Il est très difficile de régler le courant de bobine le à une pente de croissance telle que le courant de bobine le ne demande pas à être maintenu strictement proportionnel à la valeur obtenue en multipliant la racine de la tension anodique Va par la racine du débit de gaz Q pendant le démarrage du propulseur. Au contraire, le propulseur à effet Hall 11 devrait être commandé dans une plage de limites de tolérance telle que celle représentée par l'intervalle 1 de la FIG. 4, de manière qu'en pratique, le courant de bobine le soit maintenu approximativement proportionnel à la valeur obtenue en multipliant la racine de la tension anodique Va par la racine du débit de gaz Q. Si la perte de puissance ne pose pas de problème substantiel, on peut maintenir la circulation d'une petite quantité de courant de bobine le à l'avance pour générer constamment un faible champ magnétique, comme représenté par une flèche 50C sur la FIG. 5C. La tension anodique Va varie fortement en niveau pendant le démarrage du propulseur lorsque le propulseur à effet Hall 11 commence à produire la décharge de plasma, comme indiqué plus haut. De cette façon, pendant que la tension anodique Va croît pendant le démarrage du propulseur, le propulseur à effet Hall 11 parcourt un intervalle dans laquelle l'oscillation de la décharge peut devenir intense, ce qui se traduit par un fonctionnement installe du propulseur. Si l'on fait varier simultanément le courant de bobine le et la tension anodique Va, de telle manière que la valeur de VaxQ/Ic2 soit maintenue dans un intervalle spécifié alors que le débit de gaz Q est maintenu constant, il est possible d'obtenir une stabilité grandement améliorée du propulseur à effet Hall 11 pendant le démarrage. En supplément, étant donné que la décharge de plasma commence à un moment où le courant de bobine le est relativement petit, le propulseur à effet Hall 11 n'est pas assez sensible à l'influence de l'effet Hall pour que le propulseur à effet Hall 11 puisse déclencher la décharge de plasma de façon fiable. En outre, le débit de gaz Q ne varie pas suffisamment rapidement pour que la tension anodique Va soit appliquée après que le propulseur à effet Hall 11 a commencé à faire circuler le gaz propulseur à travers le canal de décharge. Etant donné que le courant de bobine le est augmenté presque simultanément avec la tension anodique Va, il est possible d'empêcher le courant anodique de devenir instable lorsque la tension anodique Va est en cours de croissance. Telle qu'elle a été décrite jusqu'à présent, l'unité de commande 9 commence à faire circuler le courant de bobine le avant l'application de la tension anodique Va lors du démarrage du propulseur à effet Hall 1.1 (accélérateur d'ions) dans le présent mode de réalisation. L'unité de commande 9 commande le propulseur à effet Hall 11 de telle manière que le courant de bobine le reste approximativement proportionnel à la valeur obtenue en multipliant la racine de la tension anodique Va par la racine du débit de gaz Q, ou simplement à la tension anodique Va, jusqu'à ce que la tension anodique Va se stabilise après son application. Lorsque l'unité de commande 9 commande le propulseur à effet Hall 11 de la façon mentionnée plus haut, le dispositif d'alimentation en énergie 1 de la forme de réalisation peut faire travailler le propulseur à effet Hall 11 (accélérateur d'ions) d'une façon stable tout en prévenant l'apparition de l'oscillation de la décharge au démarrage du propulseur à effet Hall 11.

QUATRIEME FORME DE REALISATION La FIG. 6 est un organigramme qui illustre un procédé pour modifier des valeurs réglées de la tension anodique Va, du débit de gaz Q et du courant de bobine le pour modifier la valeur de l'accélération d'ions selon une quatrième forme de réalisation de la présente invention. Il est nécessaire de prévenir l'oscillation de la décharge en commandant la tension anodique Va, le débit de gaz Q et le courant de bobine le de la façon décrite plus haut à propos de la première forme de réalisation, également lorsqu'on modifie la valeur de l'accélération d'ions pour faire varier la poussée du propulseur à effet Hall 11. Lorsqu'on fait varier les valeurs réglées de ces paramètres, il en résulte des variations transitoires des valeurs des paramètres. Le procédé de la FIG. 6 se focalise en particulier sur un cas dans lequel on fait varier le débit de gaz Q. Comparativement à des cas dans lesquels on fait varier des quantités électriques telles que la tension anodique Va et le courant de bobine Ic, il faut une période de temps beaucoup plus longue pour faire varier la valeur du débit de gaz Q.

Comme on l'a mentionné précédemment, le propulseur à effet Hall 11 doit impérativement travailler dans des conditions dans lesquelles la relation exprimée par l'équation (6) ou (9) est satisfaite. Lorsqu'on modifie la valeur de l'accélération des ions, il est nécessaire de déterminer si le propulseur à effet Hall 11 travaille actuellement dans une région à laquelle la relation exprimée par l'équation (6) est appliquée ou dans une région à laquelle la relation exprimée par l'équation (9) est appliquée. Il faut que le courant de bobine le soit modifié de manière que le courant de bobine le reste approximativement proportionnel à la valeur obtenue en multipliant la racine de la tension anodique Va par la racine du débit de gaz Q dans la région à laquelle l'équation (6) pour la diffusion classique s'applique, tandis que le courant de bobine le doit être modifié de manière que le courant de bobine le reste approximativement proportionnel à la tension anodique Va dans la région à laquelle l'équation (9) pour la diffusion anormale s'applique. Le procédé de la FIG. 6 est décrit ciùaprès dans le cas où le propulseur à effet Hall 11 doit travailler de cette façon pour faire varier la valeur de l'accélération des ions d'une façon stable.

On a représenté dans l'étape ST101 une condition initiale dans laquelle la tension anodique est Val, le débit de gaz est Q1 et le courant de bobine est Icl. Dans l'étape ST102, l'unité de commande 9 détermine si l'oscillation de la décharge a des chances de se produire si l'on fait passer seulement le débit de gaz de Ql à Q2. Si l'oscillation de la décharge est estimée avoir peu de chances de se produire (Non dans l'étape ST102), l'unité de commande 9 passe à l'étape ST103 dans laquelle le contrôleur de débit de gaz 5 fait passer le débit de gaz seulement de Q1 à Q2. S'il est confirmé que le débit de gaz s'est stabilisé à la valeur cible Q2 mentionnée plus haut, l'unité de commande 9 avance à l'étape ST104 dans laquelle l'unité de commande 9 fait passer la tension anodique de Val à Va2 et le courant de bobine de Icl à Ic2. Si le propulseur à effet Hall 11 se trouve dans la région de diffusion classique lorsque la valeur de l'accélération des ions doit être modifiée, le propulseur à effet Hall 11 est commandé de telle manière que le courant de bobine le reste approximativement proportionnel à la valeur obtenue en multipliant la racine de la tension anodique Va par la racine du débit de gaz Q. Toutefois, si le propulseur à effet Hall 11 est dans la région de diffusion anormale au moment où la valeur de l'accélération des ions doit être modifiée, le propulseur à effet Hall 11 sera commandé de manière que le courant de bobine le reste approximativement proportionnel à la tension anodique Va. On a représenté dans l'étape ST105 une condition dans laquelle la tension anodique, le débit de gaz et le courant de bobine ont été amenés respectivement à Va2, Q2, Ic2.

Si le résultat de l'estimation à l'étape ST102 est affirmatif, ce qui indique un risque de voir l'oscillation de la décharge se produire lorsqu'on fait passer le débit de gaz de Q1 à Q2 (Oui dans l'étape ST102), l'unité de commande 9 passe à l'étape ST106, dans laquelle l'unité de commande 9 détermine si le débit de gaz peut être porté de Q1 à Q2 d'une façon stable sans tenir compte de la possibilité de l'apparition de l'oscillation de la décharge si le courant de bobine le est modifié d'une petite quantité à l'avance. Si le résultat de l'estimation à l'étape ST106 est affirmatif, ce qui indique que le débit de gaz peut être porté de Q1 à Q2 d'une façon stable (Oui dans l'étape ST106), l'unité de commande 9 avance à l'étape ST107 dans laquelle l'unité de commande 9 modifie légèrement le courant de bobine, le faisant passer de Icl à Icl'. Dans l'étape suivante ST108, le contrôleur de débit de gaz 5 fait passer le débit de gaz de Q1 à Q2. S'il se confirme que le débit de gaz s'est stabilisé sur la valeur cible mentionnée plus haut Q2, l'unité de commande 9 avance à l'étape ST109 dans laquelle l'unité de commande 9 fait passer la tension anodique de Val à Va2 et le courant de bobine de Icl' à Ic2. Si le propulseur à effet Hall 11 se trouve dans la région de diffusion classique au moment la valeur de l'accélération d'ions doit être modifiée, le propulseur à effet Hall 11 sera commandé de telle manière que le courant de bobine reste approximativement proportionnel à la valeur obtenue en multipliant la racine de tension anodique Va par la racine du débit de gaz Q. Si, au contraire, le propulseur à effet Hall 11 se trouve dans la région de diffusion anormale au moment où la valeur de l'accélération d'ions doit être modifiée, le propulseur à effet Hall 11 sera commandé de telle manière que le courant de bobine le reste approximativement proportionnel à la tension anodique Va. Dans l'étape ST105, est représentée une condition dans laquelle la tension anodique Va, le débit de gaz Q et le courant de bobine le ont été respectivement portés à Va2, Q2, Ic2, de la façon mentionnée plus haut. Si le résultat de l'estimation à l'étape ST106 est négatif, ce qui indique que l'oscillation de la décharge a des chances de se produire, même si le courant de bobine le est modifié d'une petite quantité à l'avance (Non sans l'étape ST106), l'unité de commande 9 avance à l'étape ST110 dans laquelle l'unité de commande 9 modifie l'un ou chacun de la tension anodique Va et du courant de bobine le en faisant varier en même temps le débit de gaz Q. Bien que le débit de gaz Q ne puisse pas être réglé finement avec le laps de temps, la tension anodique Va et le courant de bobine le qui sont des quantités électriques peuvent très facilement être ajustées finement avec le temps. Pour anticiper la façon dont le débit de gaz Q varie réellement lorsque le débit de gaz Q est modifié sur la base d'une valeur désignée donnée au contrôleur de débit de gaz 5, il est nécessaire de prédéterminer une constante de temps de variation du débit de gaz Q en exécutant une expérience à l'avance, par exemple. Si le propulseur à effet Hall 11 travaille dans la région de diffusion classique, l'unité de commande 9 fait varier la tension anodique Va et le courant de bobine le dans un mode commandé électriquement en prenant en compte la constante de temps des variations du débit de gaz Q de telle manière que le courant de bobine le reste approximativement proportionnel à la valeur obtenue en multipliant la racine de la tension anodique Va par la racine du débit de gaz Q. Si le propulseur à effet Hall 11 travaille dans une région de diffusion anormale, l'unité de commande 9 modifie la tension anodique Va et le courant de bobine d'une façon commandée électriquement en prenant en compte la constante de temps de variation du débit de gaz Q de telle manière que le courant de bobine le reste approximativement proportionnel à la tension anodique Va. Il est possible d'empêcher l'apparition de l'oscillation de la décharge en commandant le propulseur à effet Hall 11 de la façon mentionnée plus haut, même si le débit de gaz Q est modifié. Lorsque le débit de gaz Q s'est stabilisé à la valeur cible Q2, l'unité de commande 9 porte respectivement la tension anodique Va et le courant de bobine le aux valeurs cibles Vat et Ic2 mentionnées plus haut. Bien que l'exposé ciùdessus ait décrit le cas dans lequel le débit de gaz Q est modifié en premier lieu, le procédé du quatrième mode de réalisation peut être modifié de manière que la tension anodique Va et le courant de bobine le soient modifiés en même temps que le débit de gaz Q. Pendant une modification de la valeur de l'accélération des ions, l'unité de commande 9 commande le propulseur à effet Hall 11 de telle manière que le courant de bobine le soit maintenu approximativement proportionnel à la valeur obtenue en multipliant la racine de la tension anodique Va par la racine du débit de gaz Q si le propulseur à effet Hall 11 est dans la région de diffusion classique, et de telle manière que le courant de bobine le soit maintenu approximativement proportionnel à la tension anodique Va si le propulseur à effet Hall 11 est dans la région de diffusion anormale comme décrit plus haut. Etant donné que l'unité de commande 9 commande le propulseur à effet Hall 11 de la façon mentionnée plus haut, le dispositif d'alimentation en énergie 1 de la forme de réalisation peut faire travailler le propulseur à effet Hall 11 (accélérateur d'ions) d'une façon stable tout en prévenant l'apparition de l'oscillation de la décharge même lorsque la valeur de l'accélération des ions est modifiée.

CINQUIEME FORME DE REALISATION La FIG. 7 est un schéma de configuration d'un dispositif d'alimentation en énergie 1 selon une cinquième forme de réalisation pour la mise en oeuvre de la présente invention, dans laquelle les éléments identiques ou similaires à ceux de la première forme de réalisation sont désignés par les mêmes numéros de référence. Le dispositif d'alimentation 1 de la cinquième forme de réalisation comprend, en supplément des éléments constitutifs mentionnés plus haut de la première forme de réalisation, une mémoire de base de données 10. Il convient de remarquer que toutes les configurations de circuit représentées dans le présent mémoire doivent être considérées comme étant simplement illustratives et non limitatives pour l'invention.

La mémoire de base de données 10 stocke une base de données contenant une table de données qui présente une relation entre la tension anodique Va, le débit de gaz Q et le courant de bobine Ic, dans laquelle cette relation utilisée pour supprimer l'oscillation du courant anodique est exprimée par une fonction de la tension anodique Va et du courant de bobine Ic.

L'unité de commande 9 commande la tension anodique Va, le débit de gaz Q et le courant de bobine le sur la base de la base de données stockée dans la mémoire de base de données 10 d'une façon qui réduit l'oscillation du courant anodique. Il est possible de réduire les fluctuations de la valeur de l'accélération d'ions, qui est la sortie du propulseur à effet Hall 11, en réduisant l'oscillation du courant anodique de cette façon. Etant donné que le dispositif d'alimentation en énergie 1 de cette forme de réalisation est équipé de la mémoire de base de données 10, il est possible de stocker une base de données de combinaisons de valeurs mises en tables des trois paramètres, c'estùàùdire la tension anodique Va, le débit de gaz Q et le courant de bobine Ic, auxquelles l'oscillation de la décharge a peu de chances de se produire, même dans une région dans laquelle une théorie concernant l'apparition de l'oscillation de la décharge n'est pas applicable, où de telles combinaisons des valeurs des trois paramètres sont obtenues sur la base d'une expérience exécutée à l'avance. En outre, s'il existe des conditions discrètes dans lesquelles les oscillations de la décharge a peu de chances de se produire, ces conditions définies par des combinaisons discrètes des valeurs des trois paramètres sont stockées dans la base de données de la mémoire de base de données 10, de sorte que l'unité de commande 9 pourra commander le propulseur à effet Hall 11 d'une façon stable. Le dispositif d'alimentation en énergie 1 de la cinquième forme de réalisation est équipé de la mémoire de base de données 10 destinée à stocker des combinaisons des valeurs de la tension anodique Va, du débit de gaz Q et du courant de bobine le qui peuvent réduire l'oscillation du courant anodique. Etant donné que l'unité de commande 9 commande le propulseur à effet Hall 11 de la façon mentionnée plus haut, le dispositif d'alimentation en énergie 1 de la forme de réalisation peut faire travailler le propulseur à effet Hall 11 (accélérateur d'ions) d'une façon stable, dans laquelle l'oscillation de la décharge a peu de chances de se produire. Bien que l'invention ait été décrite jusqu'à présent à propos du propulseur à effet Hall 11 (accélérateur d'ions) utilisé à titre de dispositif de propulsion monté sur un satellite artificiel, l'invention est aussi applicable à un dispositif ayant les mêmes configurations que le propulseur à effet Hall 11 des formes de réalisation précédents, qui est utilisé comme dispositif formant source d'ions. En outre, l'invention est applicable non seulement à un dispositif formant source d'ions ayant une structure de canal annulaire mais aussi à une large gamme de dispositifs présentant trois caractéristiques fonctionnelles qui consistent à produire un flux de gaz, à appliquer une tension et à former un champ magnétique.

Différentes modifications et altérations de cette invention viendront à l'esprit de l'homme de l'art sans s'écarter du domaine et du principe de cette invention et il va de soi qu'elle n'est pas limitée aux formes de réalisation illustratives décrites dans le présent mémoire.5

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif d'alimentation en énergie (1) destiné à commander un accélérateur d'ions (11) qui est équipé d'une anode (1.2), d'un régulateur de débit de gaz (15) et d'une bobine génératrice de champ magnétique (13, 14), ledit dispositif d'alimentation en énergie (1) comprenant : un contrôleur (9) destiné à ajuster la valeur de l'accélération d'ions réalisée par l'accélérateur d'ions (11) en commandant la tension anodique appliquée à l'anode (12), le débit de gaz qui traverse le régulateur de débit de gaz (15) et le courant de bobine qui circule dans la bobine génératrice de champ magnétique (13, 14) : dans lequel ledit contrôleur (9) commande la tension anodique, le débit de gaz et le courant de bobine selon une quantité exprimée par une fonction au moins de la tension anodique et du courant de bobine.

2. Dispositif d'alimentation en énergie (1) destiné à commander un accélérateur d'ions (11) selon la revendication 1, clans lequel ledit contrôleur (9) commande ledit accélérateur d'ions (11) de telle manière que le courant de bobine soit maintenu approximativement proportionnel à une valeur obtenue en multipliant la racine de la tension anodique par la racine du débit de gaz.

3. Dispositif d'alimentation en énergie (1) destiné à commander un accélérateur d'ions (11) selon la revendication 1, dans lequel ledit contrôleur (9) commande ledit accélérateur d'ions (11) de telle manière que le courant de bobine soit maintenu approximativement proportionnel à la tension anodique.

4. Dispositif d'alimentation en énergie (1) destiné à commander un accélérateur d'ions (11) selon la revendication 1, dans lequel ledit contrôleur (9) commande la tension anodique, le débit de gaz et la densité de flux magnétique à une sortie d'ions dudit accélérateur d'ions (11) qui dépend du courant de bobine de telle manière qu'une inégalité donnée ciùdessous soit satisfaite, ladite inégalité contenant comme variables une aire de section transversale de la sortie d'ions d'un accélérateur d'ions (1l), une longueur de la zone d'accélération d'ions dudit accélérateur d'ions (11) et un rapport de polarisation du flux magnétique représentant le rapport entre la densité de flux magnétique à la sortie des ions etune valeur moyenne des densités de flux magnétique selon la direction de l'accélération des ions dudit accélérateur d'ions (11) : 200x10s< Va d S B <500x109 • où S = aire de section transversale de la sortie des ions (m) ; d = longueur de la zone d'accélération des ions (m) (3 = rapport de polarisation du flux magnétique ; Va = tension anodique (V) ; Q = débit de gaz (sccm) ; et B = densité du flux magnétique à la sortie des ions (T).

5. Dispositif d'alimentation en énergie (1) destiné à commander un accélérateur d'ions (11) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel, pendant le démarrage dudit accélérateur d'ions (11), ledit contrôleur (9) commande ledit accélérateur d'ions (11) de telle manière que le courant de bobine commence à circuler avant l'application de la tension anodique et de telle manière que le courant de bobine soit maintenu approximativement proportionnel à une valeur obtenue en multipliant la racine de la tension anodique par la racine du débit de gaz jusqu'à ce que la tension anodique se stabilise après son application.

6. Dispositif d'alimentation en énergie (1) destiné à commander un accélérateur d'ions (11) selon la revendication 1, dans lequel, pendant le démarrage dudit accélérateur d'ions (11), ledit contrôleur (9) commande ledit accélérateur d'ions (11) de telle manière que le courant de bobine commence à circuler avant l'application de la tension anodique et de telle manière que le courant de bobine soit maintenu approximativement proportionnel à la tension anodique.

7. Dispositif d'alimentation en énergie (1) destiné à commander un accélérateur d'ions (11) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ledit contrôleur (9) commande ledit accélérateur d'ions (11) de telle manière que le courant de bobine soit maintenu approximativement proportionnel à une valeur obtenue en multipliant la racine de la tension anodique par la racine du débit de gaz pendant la modification de la valeur de l'accélération des ions.

8. Dispositif d'alimentation en énergie (1) destiné à commander un accélérateur d'ions (11) selon la revendication 1, dans lequel ledit contrôleur (9) commande ledit accélérateur d'ions (11) de telle manière que le courant de bobine soit maintenu approximativement proportionnel à la tension anodique pendant la modification de la valeur de l'accélération d'ions.

9. Dispositif d'alimentation en énergie (1) destiné à commander un accélérateur d'ions (11) selon une des revendications 1 à 8, ledit dispositif d'alimentation en énergie (1) comprenant en outre : une mémoire de base de données (10) stockant une base de données qui contient une table de données qui indique une relation entre la tension anodique, le débit de gaz et le courant de bobine, ladite relation étant exprimée par la fonction d'au moins la tension anodique et du courant de bobine ; dans lequel ledit contrôleur (9) commande la tension anodique, le débit de gaz et le 15 courant de bobine sur la base de la base de données stockées dans ladite mémoire de base de données (10).