JP2895472B1 - 閉電子ドリフト及び導電性挿入物を備えるプラズマ加速器 - Google Patents
閉電子ドリフト及び導電性挿入物を備えるプラズマ加速器Info
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- F03H—PRODUCING A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract
【要約】
【課題】 加速されたイオンによる放電チャンバのスパ
ッタ、及びプラズマの相当な発散のために、既知の加速
器は多くの任務に対して十分な効率及び寿命を有しな
い。 【解決手段】 放電チャンバの絶縁部分に隣接して配置
された導電性挿入物により放電チャンバ壁のイオン衝撃
を減少させ、加速器の効率及び寿命を増加させ、発散を
減少させる。
ッタ、及びプラズマの相当な発散のために、既知の加速
器は多くの任務に対して十分な効率及び寿命を有しな
い。 【解決手段】 放電チャンバの絶縁部分に隣接して配置
された導電性挿入物により放電チャンバ壁のイオン衝撃
を減少させ、加速器の効率及び寿命を増加させ、発散を
減少させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はプラズマ技術の分野
に関し、更に詳細には電気推進スラスタ（ＥＰＴ）とし
て使用される閉電子ドリフト加速器（ＡＣＥＤＥ）、又
は真空中のイオンプラズマ材料表面処理に関する。
に関し、更に詳細には電気推進スラスタ（ＥＰＴ）とし
て使用される閉電子ドリフト加速器（ＡＣＥＤＥ）、又
は真空中のイオンプラズマ材料表面処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】様々な技術的応用に使用されるプラズマ
スラスタ、又は閉電子ドリフト加速器が知られている。
L.Artsimovitch著「プラズマ加速器」("Plasma acceler
ator",Moscow, Mashinostroenie, 1974, pp.54-95) を
参照のこと。
スラスタ、又は閉電子ドリフト加速器が知られている。
L.Artsimovitch著「プラズマ加速器」("Plasma acceler
ator",Moscow, Mashinostroenie, 1974, pp.54-95) を
参照のこと。
【０００３】そのような閉電子ドリフト加速器の１つは
拡張された加速器領域を有し、出口部分が２つの磁極の
間にある環状の加速路を備える絶縁放電チャンバを含
む。この加速器はまた、加速器経路の内側深くに配置さ
れた陽極ガス分配器を含む。前記「プラズマ加速器」の
７５ページから８１ページを参照のこと。ＡＣＥＤＥ型
の他の加速器は、陽極層加速器（ＡＬＡ）として知られ
る。陽極層加速器は金属放電チャンバ、及び短縮された
加速領域を有する。
拡張された加速器領域を有し、出口部分が２つの磁極の
間にある環状の加速路を備える絶縁放電チャンバを含
む。この加速器はまた、加速器経路の内側深くに配置さ
れた陽極ガス分配器を含む。前記「プラズマ加速器」の
７５ページから８１ページを参照のこと。ＡＣＥＤＥ型
の他の加速器は、陽極層加速器（ＡＬＡ）として知られ
る。陽極層加速器は金属放電チャンバ、及び短縮された
加速領域を有する。
【０００４】ＡＣＥＤＥとＡＬＡ間の主な相違は、ＡＣ
ＥＤＥ加速器が比較的長い加速路内に基本的に均一でな
い磁場を有し、加速路の壁が加速されたプラズマ流を制
限することである。A.Bober,V.Kim 他の「ソ連における
電気スラスタの研究事情」("State of Work on Electri
cal Thrusters in the USSR", AIAA Paper IEPC-91-00
3, 6pp)を参照のこと。次の比率は、ＡＣＥＤＥ及びＡ
ＬＡのパラメータを定義する。
ＥＤＥ加速器が比較的長い加速路内に基本的に均一でな
い磁場を有し、加速路の壁が加速されたプラズマ流を制
限することである。A.Bober,V.Kim 他の「ソ連における
電気スラスタの研究事情」("State of Work on Electri
cal Thrusters in the USSR", AIAA Paper IEPC-91-00
3, 6pp)を参照のこと。次の比率は、ＡＣＥＤＥ及びＡ
ＬＡのパラメータを定義する。
【０００５】 ＡＣＥＤＥ： ＬC ／ＬB 〜１，ＬC ／ｂC ≧１，ｂO ／ｂC 〜１ ＡＬＡ： ＬC ／ＬB ＜１，ＬC ／ｂC ＜１，ｂO ／ｂC ＜１ （１） ここで、ＬC 及びＬB は各々、加速路の長さ及び十分高
い磁気誘導値を備える領域の長さである。ｂC 及びｂO
は各々、加速路の幅及び加速領域内の流れの特性半径で
ある。
い磁気誘導値を備える領域の長さである。ｂC 及びｂO
は各々、加速路の幅及び加速領域内の流れの特性半径で
ある。
【０００６】前記相違は各加速器の運転プロセスの相違
を明らかにするので、重要である。特に、ＡＬＡ加速器
の加速路内のポテンシャル分布は（第１段及び第２段の
両方で）、外部電圧源、及び電極（陽極及び陰極）位置
により主に決定され、加速器段の長さを定める。
を明らかにするので、重要である。特に、ＡＬＡ加速器
の加速路内のポテンシャル分布は（第１段及び第２段の
両方で）、外部電圧源、及び電極（陽極及び陰極）位置
により主に決定され、加速器段の長さを定める。
【０００７】ＡＣＥＤＥ加速器内のイオン化及び加速層
（ＩＡＬ）の位置は、加速路内の磁場分布、及びプラズ
マ流と放電チャンバの壁の相互作用の関数である。従っ
て、ＡＬＡ加速器とは異なる、ＡＥＣＤ加速路の大部分
の電場分布は、電極位置の大きな影響なしに作り出され
る。
（ＩＡＬ）の位置は、加速路内の磁場分布、及びプラズ
マ流と放電チャンバの壁の相互作用の関数である。従っ
て、ＡＬＡ加速器とは異なる、ＡＥＣＤ加速路の大部分
の電場分布は、電極位置の大きな影響なしに作り出され
る。
【０００８】閉電子ドリフトを有する他の既知なプラズ
マ加速器は、加速路を形成する環状の外壁及び内壁を備
える絶縁放電チャンバ、磁場源を備える磁気システム、
磁気経路、放電チャンバ壁の出口部分で作用ギャップを
形成する外部及び内部磁極、加速経路の幅を越える放電
チャンバの出口から離れた位置で加速路の内側に配置さ
れたガス分配陽極、及び陰極補償器から成る。前記「ソ
連における電気スラスタの研究事情」を参照のこと。こ
の装置の一体化が、その設計を基礎とする基本的応用で
ある宇宙船及び加速器で使用するためのスラスタを設計
することを可能にする。
マ加速器は、加速路を形成する環状の外壁及び内壁を備
える絶縁放電チャンバ、磁場源を備える磁気システム、
磁気経路、放電チャンバ壁の出口部分で作用ギャップを
形成する外部及び内部磁極、加速経路の幅を越える放電
チャンバの出口から離れた位置で加速路の内側に配置さ
れたガス分配陽極、及び陰極補償器から成る。前記「ソ
連における電気スラスタの研究事情」を参照のこと。こ
の装置の一体化が、その設計を基礎とする基本的応用で
ある宇宙船及び加速器で使用するためのスラスタを設計
することを可能にする。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、加速されたイ
オンによる放電チャンバのスパッタ、及びプラズマの相
当な発散のために、既知のスラスタは多くの任務に対し
て十分な効率及び寿命を有しない。従って、現代のＡＣ
ＥＤＥ（ＳＰＴ−１００型）の効率は５０％を越えず、
寿命は排出速度およそ１６ｋｍ／ｓで７，０００時間で
ある。この場合、プルーム発散半角β0.95は、排出流中
の加速されたイオンの９５％に対して約４５°である。
オンによる放電チャンバのスパッタ、及びプラズマの相
当な発散のために、既知のスラスタは多くの任務に対し
て十分な効率及び寿命を有しない。従って、現代のＡＣ
ＥＤＥ（ＳＰＴ−１００型）の効率は５０％を越えず、
寿命は排出速度およそ１６ｋｍ／ｓで７，０００時間で
ある。この場合、プルーム発散半角β0.95は、排出流中
の加速されたイオンの９５％に対して約４５°である。
【００１０】閉電子ドリフトを備える更に他の既知プラ
ズマスラスタは、加速路を形成する環状の外部及び内部
壁を有する絶縁放電チャンバ、磁場源を有する磁気シス
テム、磁路、外部及び内部磁極、ガス分配器を有する陽
極ユニット、及び陰極補償器から成る。この場合、壁の
１つの部分は導電材料で作られる。国際特許出願ＷＯ９
４／０２７３８号を参照のこと。このプラズマ加速器の
効率及び寿命はまた、イオン流の不十分な集中により制
限され、前記イオン流の不十分な集中は、重大なエネル
ギー損失及び加速器構成要素のイオンスパッタリングの
原因となる。
ズマスラスタは、加速路を形成する環状の外部及び内部
壁を有する絶縁放電チャンバ、磁場源を有する磁気シス
テム、磁路、外部及び内部磁極、ガス分配器を有する陽
極ユニット、及び陰極補償器から成る。この場合、壁の
１つの部分は導電材料で作られる。国際特許出願ＷＯ９
４／０２７３８号を参照のこと。このプラズマ加速器の
効率及び寿命はまた、イオン流の不十分な集中により制
限され、前記イオン流の不十分な集中は、重大なエネル
ギー損失及び加速器構成要素のイオンスパッタリングの
原因となる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、加速路を形成
するために部分的に導電性材料から作られる環状外部及
び内部壁１３を有する絶縁放電チャンバ６、磁場源３を
有する磁気システム、磁路２、放電チャンバ壁１３の出
口部分に作用ギャップを形成する外部磁極４及び内部磁
極５、加速経路の幅を超える放電チャンバ６の出口から
離れた加速経路の内側に配置されたガス分配器を有する
陽極ユニット７、及び加速路に面する放電チャンバの出
口部分が導電性材料から作られ、チャンバ壁１３の絶縁
部分上に少なくとも１つの環状溝１２があり、前記環状
溝１２が導電面及び絶縁面を分割する陰極補償器から成
る、閉電子ドリフトを備えるプラズマ加速器である。
するために部分的に導電性材料から作られる環状外部及
び内部壁１３を有する絶縁放電チャンバ６、磁場源３を
有する磁気システム、磁路２、放電チャンバ壁１３の出
口部分に作用ギャップを形成する外部磁極４及び内部磁
極５、加速経路の幅を超える放電チャンバ６の出口から
離れた加速経路の内側に配置されたガス分配器を有する
陽極ユニット７、及び加速路に面する放電チャンバの出
口部分が導電性材料から作られ、チャンバ壁１３の絶縁
部分上に少なくとも１つの環状溝１２があり、前記環状
溝１２が導電面及び絶縁面を分割する陰極補償器から成
る、閉電子ドリフトを備えるプラズマ加速器である。
【００１２】プラズマ流と放電チャンバ壁の集中的相互
作用は、加速器の効率及び寿命を減少させる。本発明の
プラズマ加速器は、放電チャンバ６の絶縁部分に隣接し
て配置された導電性挿入物８，９を含み、前記導電性挿
入物は放電チャンバ壁１３のイオン衝撃を減少させ、加
速器の効率及び寿命を増加させ、プルーム発散を減少さ
せる。
作用は、加速器の効率及び寿命を減少させる。本発明の
プラズマ加速器は、放電チャンバ６の絶縁部分に隣接し
て配置された導電性挿入物８，９を含み、前記導電性挿
入物は放電チャンバ壁１３のイオン衝撃を減少させ、加
速器の効率及び寿命を増加させ、プルーム発散を減少さ
せる。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１を参照すると、閉電子ドリフ
トを備える加速器の好ましい実施例は、陰極補償器１、
磁路２、主磁場源３、外部環状磁極４、内部環状磁極
５、絶縁放電チャンバ６、陽極ガス分配器７（この実施
例では陽極及びガス分配器が１ユニットとして設計され
ているが、別々のユニットでもよい）、加速されたイオ
ンからのスパッタに対して高い抵抗力を有する導電性材
料から作られた内部挿入物８及び外部挿入物９、及びガ
ス供給管１０から成る。放電チャンバ主要部分の壁は、
導電性材料８，９からスパッタされた材料の凝縮を促進
する高付着力を有する材料１１で作られるか被覆され
る。導電性挿入物８，９は加速されたイオン流と接触
し、前記イオン流はスパッタリングの原因となる。導電
性挿入物は、分割溝１２（図２）により放電チャンバ主
要部分から分割される。分割溝１２に最も近い放電チャ
ンバ壁部分と加速路６の中央（仮想）表面１４間の距離
は、中央表面１４と挿入物８，９間の対応する距離と等
しいか又は短い。分割溝１２は、直線路が分割溝１２を
形成する表面の少なくとも幾つかの環状部分上の点で加
速路６に面する壁の１つの導電挿入物表面上の何れかの
点に接続し、対応する環状溝を形成する壁の前記挿入交
差部分に対して各々放電チャンバ６の反対側の壁上に配
置されるように形成される。
トを備える加速器の好ましい実施例は、陰極補償器１、
磁路２、主磁場源３、外部環状磁極４、内部環状磁極
５、絶縁放電チャンバ６、陽極ガス分配器７（この実施
例では陽極及びガス分配器が１ユニットとして設計され
ているが、別々のユニットでもよい）、加速されたイオ
ンからのスパッタに対して高い抵抗力を有する導電性材
料から作られた内部挿入物８及び外部挿入物９、及びガ
ス供給管１０から成る。放電チャンバ主要部分の壁は、
導電性材料８，９からスパッタされた材料の凝縮を促進
する高付着力を有する材料１１で作られるか被覆され
る。導電性挿入物８，９は加速されたイオン流と接触
し、前記イオン流はスパッタリングの原因となる。導電
性挿入物は、分割溝１２（図２）により放電チャンバ主
要部分から分割される。分割溝１２に最も近い放電チャ
ンバ壁部分と加速路６の中央（仮想）表面１４間の距離
は、中央表面１４と挿入物８，９間の対応する距離と等
しいか又は短い。分割溝１２は、直線路が分割溝１２を
形成する表面の少なくとも幾つかの環状部分上の点で加
速路６に面する壁の１つの導電挿入物表面上の何れかの
点に接続し、対応する環状溝を形成する壁の前記挿入交
差部分に対して各々放電チャンバ６の反対側の壁上に配
置されるように形成される。
【００１４】一実施例では、加速器は環状溝１７内に配
置された追加の環状スクリーン１５，１６（図３）を含
む。環状スクリーン１５，１６と放電チャンバ６の壁と
の間には間隙があり、それにより追加の溝１７を作り出
す。追加の環状溝及びスクリーンが設計されたとき、分
割溝１２は短くなるか又は除去される（図４）。導電性
挿入物８，９の好ましい長さは、挿入物８，９が加速方
向に対して横向きの誘導磁場のＢr 成分の値が、中心表
面で前記表面（図５）上のＢr の最大値であるＢrmaxの
値の０．９倍から１倍まで変化する経路断面間の領域に
配置されるような長さである。もし、追加の環状溝１
７、及びスクリーン１５，１６があれば、放電チャンバ
出口面３０に最も近いスクリーン面は、誘導磁場Ｂr の
横成分の値がＢr の最大値であるＢrmaxの値の０．７倍
から０．８５倍まで変化する経路断面間の領域内に配置
される。
置された追加の環状スクリーン１５，１６（図３）を含
む。環状スクリーン１５，１６と放電チャンバ６の壁と
の間には間隙があり、それにより追加の溝１７を作り出
す。追加の環状溝及びスクリーンが設計されたとき、分
割溝１２は短くなるか又は除去される（図４）。導電性
挿入物８，９の好ましい長さは、挿入物８，９が加速方
向に対して横向きの誘導磁場のＢr 成分の値が、中心表
面で前記表面（図５）上のＢr の最大値であるＢrmaxの
値の０．９倍から１倍まで変化する経路断面間の領域に
配置されるような長さである。もし、追加の環状溝１
７、及びスクリーン１５，１６があれば、放電チャンバ
出口面３０に最も近いスクリーン面は、誘導磁場Ｂr の
横成分の値がＢr の最大値であるＢrmaxの値の０．７倍
から０．８５倍まで変化する経路断面間の領域内に配置
される。
【００１５】加速器内の更に能動的な影響に対して、導
電性挿入物８，９は、電流を挿入物から陰極補償器の方
向に流す整流器により、陰極補償器１に電気的に接続で
きる。この整流器は、ダイオード１８（図６）又は調節
可能な濾波領域を有する整流器１９（図７）でもよい。
もし、５ｋＨｚから２５０ｋＨｚの範囲の交流に対して
低い抵抗値を有し直流に対して高い抵抗値を有する構成
要素により導電性挿入物が陰極補償器に電気的に接続さ
れたら、強い影響も起こりうる。そのような構成要素は
キャパシタ２０（図８）、又はキャパシタＣ及びインダ
クタＬが直列に接続されたＬＣフィルタ２１（図９）で
ある。
電性挿入物８，９は、電流を挿入物から陰極補償器の方
向に流す整流器により、陰極補償器１に電気的に接続で
きる。この整流器は、ダイオード１８（図６）又は調節
可能な濾波領域を有する整流器１９（図７）でもよい。
もし、５ｋＨｚから２５０ｋＨｚの範囲の交流に対して
低い抵抗値を有し直流に対して高い抵抗値を有する構成
要素により導電性挿入物が陰極補償器に電気的に接続さ
れたら、強い影響も起こりうる。そのような構成要素は
キャパシタ２０（図８）、又はキャパシタＣ及びインダ
クタＬが直列に接続されたＬＣフィルタ２１（図９）で
ある。
【００１６】加速器は次の方法で作動する。磁場源３
（例えば、磁化コイル）が主として半径方向の磁場（加
速方向に対して横向き）を磁極４、５領域内の放電チャ
ンバ６の加速経路内で作り出す。陽極ガス分配器７（ガ
ス供給のための代替物がある）を通して作業ガス（例え
ば、キセノン）が放電チャンバに供給される。放電電圧
が陽極７及び陰極１の間に加えられ、作業ガス流の中で
放電が点火される。半径方向の磁場が、陽極１及び陰極
７間の線形電場内の自由電子の動きを妨げる。交差する
電場及び磁場の存在は方位角に沿った電子ドリフトの原
因になる。ドリフト電子と粒子及び経路壁との衝突、並
びにプラズマ中の振動プロセスは、電子が陽極７を拡散
させる原因となる。ドリフト電子は作業ガスの原子をイ
オン化する。陽極７及び陰極１の間に加えられた電圧
は、形成されたプラズマ中に電場を作り出す。電場は、
主に軸方向にイオンを加速する。イオン流の形成及び加
速は、主に最大磁場の領域内で起こる。この領域は放電
チャンバ６の出口平面に配置され、イオン化・加速層
（ＩＡＬ）と呼ばれる。この層の作動プロセスは、加速
器の効率及び寿命を決定する。
（例えば、磁化コイル）が主として半径方向の磁場（加
速方向に対して横向き）を磁極４、５領域内の放電チャ
ンバ６の加速経路内で作り出す。陽極ガス分配器７（ガ
ス供給のための代替物がある）を通して作業ガス（例え
ば、キセノン）が放電チャンバに供給される。放電電圧
が陽極７及び陰極１の間に加えられ、作業ガス流の中で
放電が点火される。半径方向の磁場が、陽極１及び陰極
７間の線形電場内の自由電子の動きを妨げる。交差する
電場及び磁場の存在は方位角に沿った電子ドリフトの原
因になる。ドリフト電子と粒子及び経路壁との衝突、並
びにプラズマ中の振動プロセスは、電子が陽極７を拡散
させる原因となる。ドリフト電子は作業ガスの原子をイ
オン化する。陽極７及び陰極１の間に加えられた電圧
は、形成されたプラズマ中に電場を作り出す。電場は、
主に軸方向にイオンを加速する。イオン流の形成及び加
速は、主に最大磁場の領域内で起こる。この領域は放電
チャンバ６の出口平面に配置され、イオン化・加速層
（ＩＡＬ）と呼ばれる。この層の作動プロセスは、加速
器の効率及び寿命を決定する。
【００１７】ＡＣＥＤＥ積分パラメータは加速経路内の
磁場の位相及び値により主に決定され、放電チャンバの
出口部分がイオンスパッタリングの結果として相当広げ
られた時でさえ一定値を保つ。磁気システムの両極間ギ
ャップ（図１）で放電チャンバ壁６が完全にスパッタさ
れ、磁極４、５が相当にスパッタされた時のみ、加速器
効率の顕著な減少が見られる。加速されたイオンの衝突
によって起こされる放電チャンバ６の出口部分の浸食
が、加速器の寿命を決定する主なプロセスである。磁場
の大きさ及び強さにおける望ましくない変化は、上記し
た効率の減少の主な原因である。放電チャンバ壁の出口
部分をスパッタする加速されたイオンに対する高い耐性
を有する導電材料で作られた挿入物８，９の取り付けは
効率を高め、加速器の寿命を延長する。低い浮遊電位を
有する挿入物８，９の実施は、放電ランプ壁に隣接する
プラズマ層の電位に対して放電ランプ壁の電位シフトを
増加させ、壁体と相互作用する電子の輝度を減少させ
る。従って、経路に沿った壁体付近の「粒子」電子流は
最適値まで減少させられ、ＩＡＬの縦方向の長さを出口
方向に減少させることができ、放電チャンバ壁への全イ
オン流が急激に落ちる。このことは改善されたイオン流
収束（β0.95の値が約１．５倍だけ減少）、改善された
スラスト効率、及び加速器寿命の延長をもたらす。挿入
物８，９の寸法（図２）は、挿入物を経路断面に配置
し、プラズマ加速方向に対して横方向に作用する誘導磁
場のＢr 成分の値が（仮想的な）中央経路表面上で各々
が０．９Ｂr max からＢr max （Ｂr max は前記表面上
の誘導磁場の最大値）の間になる様な方法で選択され
る。それは、イオン化及び（電場の最大値領域である）
加速層がＢr の最大値を有する領域に配置されるように
起こる。従って、導入物のその様な配置はプラズマがＩ
ＡＬ内の挿入物８，９と接触することを可能にし、望ま
しい結果をもたらす。
磁場の位相及び値により主に決定され、放電チャンバの
出口部分がイオンスパッタリングの結果として相当広げ
られた時でさえ一定値を保つ。磁気システムの両極間ギ
ャップ（図１）で放電チャンバ壁６が完全にスパッタさ
れ、磁極４、５が相当にスパッタされた時のみ、加速器
効率の顕著な減少が見られる。加速されたイオンの衝突
によって起こされる放電チャンバ６の出口部分の浸食
が、加速器の寿命を決定する主なプロセスである。磁場
の大きさ及び強さにおける望ましくない変化は、上記し
た効率の減少の主な原因である。放電チャンバ壁の出口
部分をスパッタする加速されたイオンに対する高い耐性
を有する導電材料で作られた挿入物８，９の取り付けは
効率を高め、加速器の寿命を延長する。低い浮遊電位を
有する挿入物８，９の実施は、放電ランプ壁に隣接する
プラズマ層の電位に対して放電ランプ壁の電位シフトを
増加させ、壁体と相互作用する電子の輝度を減少させ
る。従って、経路に沿った壁体付近の「粒子」電子流は
最適値まで減少させられ、ＩＡＬの縦方向の長さを出口
方向に減少させることができ、放電チャンバ壁への全イ
オン流が急激に落ちる。このことは改善されたイオン流
収束（β0.95の値が約１．５倍だけ減少）、改善された
スラスト効率、及び加速器寿命の延長をもたらす。挿入
物８，９の寸法（図２）は、挿入物を経路断面に配置
し、プラズマ加速方向に対して横方向に作用する誘導磁
場のＢr 成分の値が（仮想的な）中央経路表面上で各々
が０．９Ｂr max からＢr max （Ｂr max は前記表面上
の誘導磁場の最大値）の間になる様な方法で選択され
る。それは、イオン化及び（電場の最大値領域である）
加速層がＢr の最大値を有する領域に配置されるように
起こる。従って、導入物のその様な配置はプラズマがＩ
ＡＬ内の挿入物８，９と接触することを可能にし、望ま
しい結果をもたらす。
【００１８】イオン化層及び加速層の収縮は、放電チャ
ンバ壁を用いた電子密度の減少により起こる。このこと
はＩＡＬの縦方向の長さに対する既知の比率により証明
できる。 δ＝Ｒle（νeo／νi ） （２） 但し、Ｒleは、本作動方式の放電電圧及び誘導磁場に対
応する電子エネルギーに対して計算されたラーモア電子
半径。νeoは、電子衝突周波数とイオン（νei）、原子
（νea）、放電チャンバ壁（νew）、及び振動に対する
有効周波数（νeff ）との合計により決定された電子衝
突の全体周波数。νeoは、イオン化振動の周波数。
ンバ壁を用いた電子密度の減少により起こる。このこと
はＩＡＬの縦方向の長さに対する既知の比率により証明
できる。 δ＝Ｒle（νeo／νi ） （２） 但し、Ｒleは、本作動方式の放電電圧及び誘導磁場に対
応する電子エネルギーに対して計算されたラーモア電子
半径。νeoは、電子衝突周波数とイオン（νei）、原子
（νea）、放電チャンバ壁（νew）、及び振動に対する
有効周波数（νeff ）との合計により決定された電子衝
突の全体周波数。νeoは、イオン化振動の周波数。
【００１９】νeoの基本成分はνewである。従って、Ｉ
ＡＬの急激な減少はδを相当に減少させ（本発明による
実験は、最高２倍まで減少することを示す）、経路内の
縦方向電流の値を最適化する。挿入物８，９が誘導磁場
の最大値領域に配置された時のみ、その様な減少は起こ
る。Ｂr の値が（陽極から）０．９Ｂｒ maxからＢｒma
xの間で変化する領域に挿入物が配置される時に、本発
明による実験は望ましい結果が出ることを確認した。特
に、本発明は（初期レベルの４０〜５０％から）５〜１
０％だけスラスト効率を増加し、少なくとも２倍だけ線
形比率を減少させ、β0.95を約１．５倍だけ増加させ
る。
ＡＬの急激な減少はδを相当に減少させ（本発明による
実験は、最高２倍まで減少することを示す）、経路内の
縦方向電流の値を最適化する。挿入物８，９が誘導磁場
の最大値領域に配置された時のみ、その様な減少は起こ
る。Ｂr の値が（陽極から）０．９Ｂｒ maxからＢｒma
xの間で変化する領域に挿入物が配置される時に、本発
明による実験は望ましい結果が出ることを確認した。特
に、本発明は（初期レベルの４０〜５０％から）５〜１
０％だけスラスト効率を増加し、少なくとも２倍だけ線
形比率を減少させ、β0.95を約１．５倍だけ増加させ
る。
【００２０】グラファイト又はグラファイトをベースに
した材料が加速されたイオンのスパッタリングに対して
耐性を有するので、これらの材料が導電挿入物８，９を
製造するために使用される。もし、上記全ての作用が実
施されたら、加速器の寿命は２倍以上に増加すること
を、本発明による実験は示した。
した材料が加速されたイオンのスパッタリングに対して
耐性を有するので、これらの材料が導電挿入物８，９を
製造するために使用される。もし、上記全ての作用が実
施されたら、加速器の寿命は２倍以上に増加すること
を、本発明による実験は示した。
【００２１】挿入スパッタリングの結果として、スパッ
タされた材料は、放電チャンバ壁１３の内部表面上に堆
積する。このことは、壁体１３の電気的特性及び加速器
のパラメータを変化させる。挿入物８，９をその様な堆
積被覆から電気的に絶縁することが必要であり、又は高
率で加速器を作動させる時間を陽極７から挿入物８，９
までの放電領域内のプラズマを迂回する等電位被覆を形
成するのに必要な時間だけ制限する必要がある。この現
象を阻止するために、分割環状溝１２が挿入物８，９を
有するチャンバ壁領域と加速経路を形成する他の放電チ
ャンバ表面間の加速経路に面する側からチャンバ壁６上
に作られる（図２参照）。この場合、反対側の壁上の分
割溝１２を形成する表面の少なくとも幾つかの環状部分
上の点を有する加速経路に面する導電挿入物８，９上の
何れかの点に接続する直線が、対応する環状溝１２を形
成する壁体の少なくとも一部と交差するような方法で、
溝１２は製造される。即ち、少なくとも溝１２を形成す
る表面の一部分は、加速経路に面する前記挿入物８，９
表面上の如何なる点からも直接見えない場所に配置さ
れ、且つ反対側の壁上にも配置される。これは、スパッ
タされた材料の堆積により起こる挿入物８，９と放電チ
ャンバ６の他の部分との電気的接続を阻止する。その
上、溝１２と結合した表面上へのスパッタされた材料の
堆積により、溝１２の縦方向の長さδk が被覆の厚さを
越え、加速器の全動作時間の間に形をなす。これらの溝
１２はまた、壁に沿った電子ドリフトに対する障害であ
り、その結果、加速器内のエネルギー損失が減少する。
もし、加速経路に沿った長さがδk≧Ｒleであれば、溝
１２は障害になる。但し、Ｒleは稼働状態の放電電圧及
び誘導磁場に対応する電子エネルギーに対して計算され
たラーモア電子半径である。チャンバ壁付近の電流を減
少させるために、追加の溝も作られる。
タされた材料は、放電チャンバ壁１３の内部表面上に堆
積する。このことは、壁体１３の電気的特性及び加速器
のパラメータを変化させる。挿入物８，９をその様な堆
積被覆から電気的に絶縁することが必要であり、又は高
率で加速器を作動させる時間を陽極７から挿入物８，９
までの放電領域内のプラズマを迂回する等電位被覆を形
成するのに必要な時間だけ制限する必要がある。この現
象を阻止するために、分割環状溝１２が挿入物８，９を
有するチャンバ壁領域と加速経路を形成する他の放電チ
ャンバ表面間の加速経路に面する側からチャンバ壁６上
に作られる（図２参照）。この場合、反対側の壁上の分
割溝１２を形成する表面の少なくとも幾つかの環状部分
上の点を有する加速経路に面する導電挿入物８，９上の
何れかの点に接続する直線が、対応する環状溝１２を形
成する壁体の少なくとも一部と交差するような方法で、
溝１２は製造される。即ち、少なくとも溝１２を形成す
る表面の一部分は、加速経路に面する前記挿入物８，９
表面上の如何なる点からも直接見えない場所に配置さ
れ、且つ反対側の壁上にも配置される。これは、スパッ
タされた材料の堆積により起こる挿入物８，９と放電チ
ャンバ６の他の部分との電気的接続を阻止する。その
上、溝１２と結合した表面上へのスパッタされた材料の
堆積により、溝１２の縦方向の長さδk が被覆の厚さを
越え、加速器の全動作時間の間に形をなす。これらの溝
１２はまた、壁に沿った電子ドリフトに対する障害であ
り、その結果、加速器内のエネルギー損失が減少する。
もし、加速経路に沿った長さがδk≧Ｒleであれば、溝
１２は障害になる。但し、Ｒleは稼働状態の放電電圧及
び誘導磁場に対応する電子エネルギーに対して計算され
たラーモア電子半径である。チャンバ壁付近の電流を減
少させるために、追加の溝も作られる。
【００２２】本発明による実験及び解析は、もし追加の
環状溝１７（図４）が前記領域及び陽極間の放電チャン
バ６の壁体１３上に設けられ、もし環状スクリーン１
５，１６が環状溝１７及び放電チャンバ壁１３の間のギ
ャップ（図３）を有する環状溝内に設けられたら、放電
チャンバ壁１３の被覆領域の信頼できる絶縁は達せられ
る。もし追加の環状溝１７及びスクリーン１５，１６
（図４）があれば、主要な環状分割溝１２（図２）は必
要ではない。加えて、加速経路６の中心表面とこれらの
スクリーン１５，１６間の距離は、この表面と追加の環
状溝１７と導電挿入物８，９（図３，図４）の間に配置
された放電チャンバ壁１３の領域間の距離を超える。加
速器の作動中に材料のスパッタリングにより塞がれない
ように、ギャップ（図４）は十分大きい。
環状溝１７（図４）が前記領域及び陽極間の放電チャン
バ６の壁体１３上に設けられ、もし環状スクリーン１
５，１６が環状溝１７及び放電チャンバ壁１３の間のギ
ャップ（図３）を有する環状溝内に設けられたら、放電
チャンバ壁１３の被覆領域の信頼できる絶縁は達せられ
る。もし追加の環状溝１７及びスクリーン１５，１６
（図４）があれば、主要な環状分割溝１２（図２）は必
要ではない。加えて、加速経路６の中心表面とこれらの
スクリーン１５，１６間の距離は、この表面と追加の環
状溝１７と導電挿入物８，９（図３，図４）の間に配置
された放電チャンバ壁１３の領域間の距離を超える。加
速器の作動中に材料のスパッタリングにより塞がれない
ように、ギャップ（図４）は十分大きい。
【００２３】前記のように、加速器の作動中にスパッタ
された材料は放電チャンバ６の壁体１８上に堆積する。
堆積した被覆薄片のひび割れは加速器が周期的に作動し
ている時に起こり、その様なひび割れは作動プロセス中
の一時的な障害の原因となり、放電電流の増加及び効率
の低下の原因となる。加えて、ＩＡＬの電気特性の局部
的不均一は、チャンバ壁１３からの被覆のひび割れが原
因である。これはプラズマの不安定の原因となり、次に
効率低下の原因となる。加速経路６に面する放電チャン
バ壁１３の部分は、ひび割れの影響を減少させる挿入物
８，９からスパッタされた凝縮材料に対して高い粘着力
を有する材料１１（図１）で作られているか又は被覆さ
れている。特に、もし挿入物がグラファイトでできてい
たら、グラファイトの下層を分割溝１２２を形成する表
面を除く放電チャンバ壁１３（加速経路６に面する表
面）上に塗ることが可能である。
された材料は放電チャンバ６の壁体１８上に堆積する。
堆積した被覆薄片のひび割れは加速器が周期的に作動し
ている時に起こり、その様なひび割れは作動プロセス中
の一時的な障害の原因となり、放電電流の増加及び効率
の低下の原因となる。加えて、ＩＡＬの電気特性の局部
的不均一は、チャンバ壁１３からの被覆のひび割れが原
因である。これはプラズマの不安定の原因となり、次に
効率低下の原因となる。加速経路６に面する放電チャン
バ壁１３の部分は、ひび割れの影響を減少させる挿入物
８，９からスパッタされた凝縮材料に対して高い粘着力
を有する材料１１（図１）で作られているか又は被覆さ
れている。特に、もし挿入物がグラファイトでできてい
たら、グラファイトの下層を分割溝１２２を形成する表
面を除く放電チャンバ壁１３（加速経路６に面する表
面）上に塗ることが可能である。
【００２４】イオン化・加速層内で電子密度と放電チャ
ンバ壁１３の相互作用を制御する１つの方法は、導電挿
入物８，９と加速経路の中心表面間の距離を最適化する
ことである。これを達成するために、加速経路６の中心
表面１４と挿入物８，９間の距離は、前記中心表面１４
から前記放電チャンバ壁６の絶縁部分１３に最も近く、
陽極ガス分配器７からの溝と境界を接する表面に隣接す
る部分までの距離と等しいか、又は越える。
ンバ壁１３の相互作用を制御する１つの方法は、導電挿
入物８，９と加速経路の中心表面間の距離を最適化する
ことである。これを達成するために、加速経路６の中心
表面１４と挿入物８，９間の距離は、前記中心表面１４
から前記放電チャンバ壁６の絶縁部分１３に最も近く、
陽極ガス分配器７からの溝と境界を接する表面に隣接す
る部分までの距離と等しいか、又は越える。
【００２５】イオン流収束は、放電チャンバ６の付近の
陽極領域内の作動プロセスを変えることにより改良され
る。特に、電位分布は放電チャンバ６の中で調節され、
従って対応する損失を減少させる。加えて、この領域の
振動の強さもまた減少する。実験は、もしスクリーン１
５，１６が導電材料で作られていたら、前記改良が達せ
られることを示した。この場合、追加挿入物８，９の側
面が導電挿入物８，９（図３，図４）の十分近くに配置
され、特にチャンバ壁（図５）から等距離にある加速経
路６の中心表面上のＢr の値が０．７〜０．８５Ｂ
r max である断面部分間に配置される。本来、前記側面
の位置は、主要な導電挿入物８，９の長さに従う。即
ち、もし導電挿入物８，９の長さが、陽極７に対して最
も近い前記導電挿入物８，９の側面がＢr ＝０．９Ｂ
r max である断面に配置される様な長さならば、自然に
スクリーン側面は陽極７に最も近い断面（例えば、Ｂr
≦０．８Ｂr max である断面）にのみ配置される。
陽極領域内の作動プロセスを変えることにより改良され
る。特に、電位分布は放電チャンバ６の中で調節され、
従って対応する損失を減少させる。加えて、この領域の
振動の強さもまた減少する。実験は、もしスクリーン１
５，１６が導電材料で作られていたら、前記改良が達せ
られることを示した。この場合、追加挿入物８，９の側
面が導電挿入物８，９（図３，図４）の十分近くに配置
され、特にチャンバ壁（図５）から等距離にある加速経
路６の中心表面上のＢr の値が０．７〜０．８５Ｂ
r max である断面部分間に配置される。本来、前記側面
の位置は、主要な導電挿入物８，９の長さに従う。即
ち、もし導電挿入物８，９の長さが、陽極７に対して最
も近い前記導電挿入物８，９の側面がＢr ＝０．９Ｂ
r max である断面に配置される様な長さならば、自然に
スクリーン側面は陽極７に最も近い断面（例えば、Ｂr
≦０．８Ｂr max である断面）にのみ配置される。
【００２６】スクリーン表面１５，１６から加速経路６
の中心表面１４までの距離が、スクリーン表面１５，１
６から挿入物８，９とスクリーン１５，１６の間に配置
された放電チャンバ６（図４）の主要部分の壁体１３の
表面までの距離より長いことが好ましい。スクリーン１
５，１６は、前記理由のために挿入物８，９からスパッ
タされた材料に対して高い粘着性能を有する材料から作
られなければならない。実験は、挿入物８，９がグラフ
ァイトで作られている時、スクリーン１５，１６もまた
グラファイト又はグラファイト下層を有するか有しない
ステンレス鋼で作られることを示す。放電チャンバ壁１
３のスクリーン１５，１６の表面間にギャップが存在
し、それにより追加の溝１７を形成することもまた重要
である。ギャップは、放電チャンバ６の主要部分の壁体
を、挿入物８，９からスパッタされた材料から保護す
る。
の中心表面１４までの距離が、スクリーン表面１５，１
６から挿入物８，９とスクリーン１５，１６の間に配置
された放電チャンバ６（図４）の主要部分の壁体１３の
表面までの距離より長いことが好ましい。スクリーン１
５，１６は、前記理由のために挿入物８，９からスパッ
タされた材料に対して高い粘着性能を有する材料から作
られなければならない。実験は、挿入物８，９がグラフ
ァイトで作られている時、スクリーン１５，１６もまた
グラファイト又はグラファイト下層を有するか有しない
ステンレス鋼で作られることを示す。放電チャンバ壁１
３のスクリーン１５，１６の表面間にギャップが存在
し、それにより追加の溝１７を形成することもまた重要
である。ギャップは、放電チャンバ６の主要部分の壁体
を、挿入物８，９からスパッタされた材料から保護す
る。
【００２７】導電挿入物８，９の設置は、イオン化・加
速層中の不可避なイオン及び電子流パルスによる、この
層内の容積測定充電の周期的補償作用の喪失により起こ
るイオン化・加速層中の振動強度を減少させる。これ
は、δが減少する要因の１つである（方程式（２）参
照）。挿入物８，９のみでは或る形態に対して有効では
ない。その様な場合、追加の安定化部品を使用すること
が好ましい。従って、挿入物８，９は、電流が挿入物
８，９から陰極１へ流れることを可能にする整流器（図
６，図７）を用いて陽極補償器に電気的に接続される。
これらの部品は単純なダイオード１８か、又は調節可能
なフィルタ範囲を有する整流素子１９の何れかである。
指定した挿入電位が達せられた時、後者は挿入物８，９
から陰極へ電子流を供給し、加速器設計者が稼働に最適
な条件を選択できるようにする。その様な部品は、制御
された半導体素子を有する電機部品である。
速層中の不可避なイオン及び電子流パルスによる、この
層内の容積測定充電の周期的補償作用の喪失により起こ
るイオン化・加速層中の振動強度を減少させる。これ
は、δが減少する要因の１つである（方程式（２）参
照）。挿入物８，９のみでは或る形態に対して有効では
ない。その様な場合、追加の安定化部品を使用すること
が好ましい。従って、挿入物８，９は、電流が挿入物
８，９から陰極１へ流れることを可能にする整流器（図
６，図７）を用いて陽極補償器に電気的に接続される。
これらの部品は単純なダイオード１８か、又は調節可能
なフィルタ範囲を有する整流素子１９の何れかである。
指定した挿入電位が達せられた時、後者は挿入物８，９
から陰極へ電子流を供給し、加速器設計者が稼働に最適
な条件を選択できるようにする。その様な部品は、制御
された半導体素子を有する電機部品である。
【００２８】２ｋＨｚ〜２５０ｋＨｚの範囲のＩＡＬ内
の振動は最も強く、この周波数範囲で交流に対して低い
抵抗を有し直流に対して高い抵抗を有する部品により導
電挿入物８，９が陰極補償器１に電気的に接続された時
に抑制できる。その様な結合部品はキャパシタ２０（図
８）又はフィルタ回路２１であり、キャパシタＣ及びイ
ンダクタＬが直列に接続されている（図９）。Ｃ及びＬ
のパラメータを調節することにより回路内の応答の原因
となる条件を制御でき、従って指定した周波数において
振動を抑制する。挿入物８，９及び陰極補償器１の電気
的結合は加速経路内の電圧振動を効果的に抑制し、従っ
て加速器の効率を相当増加させる。
の振動は最も強く、この周波数範囲で交流に対して低い
抵抗を有し直流に対して高い抵抗を有する部品により導
電挿入物８，９が陰極補償器１に電気的に接続された時
に抑制できる。その様な結合部品はキャパシタ２０（図
８）又はフィルタ回路２１であり、キャパシタＣ及びイ
ンダクタＬが直列に接続されている（図９）。Ｃ及びＬ
のパラメータを調節することにより回路内の応答の原因
となる条件を制御でき、従って指定した周波数において
振動を抑制する。挿入物８，９及び陰極補償器１の電気
的結合は加速経路内の電圧振動を効果的に抑制し、従っ
て加速器の効率を相当増加させる。
【００２９】従って、開示された加速器実施例の実施は
プラズマＡＣＥＤＥ型加速器の効率及び寿命を増加さ
せ、プルーム発散を減少させる。
プラズマＡＣＥＤＥ型加速器の効率及び寿命を増加さ
せ、プルーム発散を減少させる。
【００３０】ここで記述された閉電子ドリフトを有する
プラズマ加速器は航空宇宙産業又は真空中のイオンプラ
ズマ材料処理に使用できる。航空宇宙産業での本発明の
使用は、適当な寿命及び衛星軌道上昇及び制御、姿勢保
持、又は姿勢制御のための推進効率を有する電気推力装
置を作り出すことを可能にする。真空中のイオンプラズ
マの材料表面処理に対する本発明の使用は、粒子被覆の
効率的な適用を可能にし、種々のプロセスに対するイオ
ン補助及びマイクロエレクトロニクス素子の製造のため
の選択的イオンエッチングの操作を提供する。
プラズマ加速器は航空宇宙産業又は真空中のイオンプラ
ズマ材料処理に使用できる。航空宇宙産業での本発明の
使用は、適当な寿命及び衛星軌道上昇及び制御、姿勢保
持、又は姿勢制御のための推進効率を有する電気推力装
置を作り出すことを可能にする。真空中のイオンプラズ
マの材料表面処理に対する本発明の使用は、粒子被覆の
効率的な適用を可能にし、種々のプロセスに対するイオ
ン補助及びマイクロエレクトロニクス素子の製造のため
の選択的イオンエッチングの操作を提供する。
【００３１】以上、本発明の好ましい実施例について図
示し記載したが、特許請求の範囲によって定められる本
発明の範囲から逸脱することなしに種々の変形および変
更がなし得ることは、当業者には明らかであろう。
示し記載したが、特許請求の範囲によって定められる本
発明の範囲から逸脱することなしに種々の変形および変
更がなし得ることは、当業者には明らかであろう。
【図１】加速器の好ましい実施例の断面図である。
【図２】環状分割溝及び導電性挿入物の位置の断面図で
ある。
ある。
【図３】追加の環状溝及びスクリーンを備える放電チャ
ンバの断面図である。
ンバの断面図である。
【図４】環状分割溝及びスクリーンの他の実施例の断面
図である。
図である。
【図５】（仮想の）中心面内の加速路に沿う誘導磁場の
横成分Ｂr の分布を示す。
横成分Ｂr の分布を示す。
【図６】導電性挿入物と陰極補償器間の電気接続図であ
る。
る。
【図７】導電性挿入物と陰極補償器間の電気接続図であ
る。
る。
【図８】導電性挿入物と陰極補償器間の電気接続図であ
る。
る。
【図９】導電性挿入物と陰極補償器間の電気接続図であ
る。
る。
１ 陰極補償器 ２ 磁路 ３ 磁場源 ４ 外部磁極 ５ 内部磁極 ６ 加速経路 ７ 陽極 ８ 内部挿入物 ９ 外部挿入物 １０ ガス供給管 １１ 材料 １２ 環状分割溝 １３ 内部壁 １４ 中心表面 １５，１６ スクリーン １８ ダイオード １９ 整流器 ２０ キャパシタ ２１ フィルタ ３０ 放電チャンバ出口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ビタリ・ヴィー・エゴロフ ロシア連邦国モスクワ、ボラコーラムス コー・ショッセ、４・ゲーエスペー、ア ー80、リサーチ・インスティテュート・ オブ・アプライド・メカニクス・アン ド・エレクトロダイナミクス、ビルディ ング４ (72)発明者 ブラディミール・キム ロシア連邦国モスクワ、ボラコーラムス コー・ショッセ、４・ゲーエスペー、ア ー80、リサーチ・インスティテュート・ オブ・アプライド・メカニクス・アン ド・エレクトロダイナミクス、ビルディ ング４ (72)発明者 ビアーチェスラーフ・イー・コズローフ ロシア連邦国モスクワ、ボラコーラムス コー・ショッセ、４・ゲーエスペー、ア ー80、リサーチ・インスティテュート・ オブ・アプライド・メカニクス・アン ド・エレクトロダイナミクス、ビルディ ング４ (72)発明者 ニコライ・アー・マスレンニコフ ロシア連邦国カリーニングラート・オブ ラースト、モスコフスキ・プロスペク ト、181、ファケル・エンタプライズ (72)発明者 セルゲイ・アー・カールトフ ロシア連邦国モスクワ、ボラコーラムス コー・ショッセ、４・ゲーエスペー、ア ー80、モスクワ・エイビエイション・イ ンスティテュート (56)参考文献 特開 平４−229996（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−240143（ＪＰ，Ａ) 特表 平８−500930（ＪＰ，Ａ)
Claims (13)
- 【請求項１】 外部及び内部環状壁を有し、環状加速経
路を形成し、放電チャンバ壁の一部が絶縁材料で作ら
れ、前記放電チャンバ壁の一部が導電材料で作られた絶
縁放電チャンバと、 磁場源、磁路、並びに前記放電チャンバ壁の出口部分に
作動ギャップ形成する外部及び内部磁極を有する磁気装
置と、 前記加速経路の幅を超える出口から離れた位置の前記加
速経路内部に配置された陽極と、 前記加速経路に面する前記放電チャンバ壁の出口部分が
導電挿入物を有する陰極補償器とから成ることを特徴と
する、閉電子ドリフトを有するプラズマ加速器。 - 【請求項２】 前記放電チャンバの壁の導電部分と絶縁
部分の間に少なくとも１つの分割環状溝を更に含むこと
を特徴とする、請求項１記載のプラズマ加速器。 - 【請求項３】 追加の環状溝を更に含み、スクリーンが
前記追加の環状溝内に配置され、前記追加の環状溝が前
記放電チャンバの導電部分と陽極間の前記加速経路に面
する前記放電チャンバの絶縁部分の表面上に作られ、 前記スクリーンはギャップを用いて前記追加の溝を形成
する前記チャンバの表面の各々に配置され、 前記加速経路の中心表面と前記スクリーン間の距離が、
前記表面から前記中心表面に最も近く前記放電チャンバ
壁の導電部分と前記スクリーンの間に配置された放電チ
ャンバ壁の絶縁部分までの距離以上であることを特徴と
する、請求項２記載のプラズマ加速器。 - 【請求項４】 前記スクリーンが導電材料で作られてい
ることを特徴とする、請求項３記載のプラズマ加速器。 - 【請求項５】 前記放電チャンバの導電部分がイオンス
パッタリングに対する耐性を有する材料の環状挿入物と
して作られることを特徴とする、請求項１記載のプラズ
マ加速器。 - 【請求項６】 前記加速経路に沿う環状挿入物の長さ
が、中心表面内の加速方向に対して横向きの誘導磁場の
Ｂr 成分の値が０．９Ｂr max からＢr max まで変化
し、Ｂr max は前記表面上のＢr の最大値である領域の
長さを越えず、 前記表面と加速経路に面する挿入物表面の間の距離が、
前記表面と前記挿入物に最も近く前記分割溝に隣接する
前記放電チャンバの絶縁壁部分の間の距離以上であるこ
とを特徴とする、請求項５記載のプラズマ加速器。 - 【請求項７】 前記放電チャンバの絶縁部分が、前記導
電挿入物からスパッタされた材料の凝縮を容易にする粘
着力を有する材料で作られることを特徴とする、請求項
１記載のプラズマ加速器。 - 【請求項８】 分割溝を形成する表面の少なくとも幾つ
かの環状部分上の点で加速経路に面する前記放電チャン
バ壁の導電挿入物表面上の何れかの点に接続し、前記放
電チャンバの反対側の壁上に配置された直線路が、対応
する環状溝を形成する壁の交差部分である様に分割環状
溝が作られることを特徴とする、請求項１記載のプラズ
マ加速器。 - 【請求項９】 加速経路に沿う溝の長さがラーモア電子
半径以上でなければならず、前記電子半径が加速器作動
状態に対する放電電圧及び誘導磁場の値を使用して計算
されることを特徴とする、請求項１記載のプラズマ加速
器。 - 【請求項１０】 前記放電チャンバの反対側の壁上に配
置されるスクリーンが互いに電気的に接続され、前記加
速経路の出口に最も近いスクリーン側面がプラズマ流の
加速方向に対して横向きの誘導磁場のＢr 成分の値が
０．７Ｂr maxから０．８５Ｂr max まで前記加速経路
の中心表面上で変化し、Ｂr max は前記表面上のＢr の
最大値である領域内に配置されることを特徴とする、請
求項９記載のプラズマ加速器。 - 【請求項１１】 前記放電チャンバ壁の導電部分が、前
記挿入物から陰極へ電流が流れるように適応された整流
装置により陰極補償器と電気的に接続することを特徴と
する、請求項１記載のプラズマ加速器。 - 【請求項１２】 前記放電チャンバ壁の導電部分が、直
流に対して以上に５ｋＨｚから２５０ｋＨｚの間の周波
数の交流に対して抵抗を有する電場成分により陰極補償
器と電気的に接続する、請求項１記載のプラズマ加速
器。 - 【請求項１３】 陽極がガス分配器から成ることを特徴
とする、請求項１記載のプラズマ加速器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10108403A JP2895472B1 (ja) | 1998-03-17 | 1998-03-17 | 閉電子ドリフト及び導電性挿入物を備えるプラズマ加速器 |
Applications Claiming Priority (1)
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