JPH04194372A - イオンスラスタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、人工衛星の方位保持、軌道制御、推進等に用
いられるイオンスラスタに関する。

（従来の技術） 人工衛星に搭載されて方位保持、軌道制御、推進等に用
いられるイオンスラスタの主要部は、通常、第６図に示
すように構成されている。

このイオンスラスタは本体の一部を構成する円筒状のス
ラスタケース１で覆われており、このスラスタケース１
内に放電容器２を設けている。放電容器２はアノード電
位にバイアスされており、ホローカソード３から放出さ
れたＸｅガスに加速した電子を衝突させて電離プラズマ
を生成させる。

推進剤であるＸｅガスは、放電容器２の後壁に設けられ
た推進剤導入系４からホローカソード３内を通って放電
容器２内に導入される。そして、電離によって生成され
たＸｅ＋イオンが後述する中和器９の電位に対して＋１
００ＯＶ程度の電位に保持されたスクリーングリッド（
電極板）５と、中和器９の電位に対して一５００Ｖ程度
の電位に保持された加速グリッド（電極板）６とからな
る加速用電極７によって加速され、運動エネルギを与え
られて外部へと放出される。この放出によって推進力を
得ている。

加速用電極７を構成しているスクリーングリッド５およ
び加速グリッド６は、それぞれ０　、３　ｍ　ｍ　ｓｏ
、５ｍ　ｍ程度の薄い金属板で、放電容器２側を凹とす
る１ｍ程度の曲率半径を有する球面状に形成されている
。スクリーングリッド５および加速グリッド６には、そ
れぞれ数十個のイオンビーム通過孔８が形成されている
。そして、スクリーングリッド５および加速グリッド６
は、互いに０．８ｍｍ程度の狭い間隔をもって配置され
ている。

前述したＸｅ”＋イオンは、それぞれのイオンビーム通
過孔８を通り、加速されて放出される。

なお、Ｘｅ”＋イオンの放出によってイオンスラスタ全
体の電位が変化するのを防止するために中和器９から電
子を放出させ、この電子で外部に放出されたＸｅ”イオ
ンを中和している。さらに、放電容器２の内面に複数の
磁石１０を配置し、これらの磁石が作るカスブ磁場で放
電容器２内の電離プラズマを閉じ込めて損失を小さくし
ている。

しかしながら、上記のように構成されたイオンスラスタ
にあっては次のような問題があった。すなわち、最近で
は推進力の大きいイオンスラスタの出現が望まれている
。推進力を大きくするには、加速用電極７の径を大きく
するとともに、放電電力を大きくしてプラズマ密度を高
める必要がある。

プラズマ密度を高めると、それに伴って放電容器２や、
加速用電極７を構成しているスクリーングリッド５およ
び加速グリッド６が温度上昇する。

放電容器２に流入した熱は、適切な除熱系統によって人
工衛星等の本体に伝達されたり、宇宙空間に輻射された
りして除熱される。

しかし、スクリーングリッド５および加速グリッド６か
らの除熱は極めて困難である。両グリッドは、加速の効
率を高めるために前述の如く薄い材料で構成される。こ
のため、熱伝導による放熱を期待することはできない。

したがって、スクリーングリッド５および加速グリッド
６がらの除熱が困難で、推進力の増大に伴って両グリッ
ドの温度上昇を避けることはできない。

スクリーングリッド５および加速グリッド６は、運転時
に各部の温度が一様にはならず、中心部温度が周縁部温
度より５０’Ｃ程度高くなる。また、スクリーングリッ
ド５の中心部温度は加速グリッド６の中心部温度より１
００　”Ｃ程度高くなる傾向ｌミある。

このように、運転時には、スクリーングリッド５と加速
グリッド６の温度上昇を避けることができず、しかも中
心部と周縁部との間に温度差が生じ、そのうえ両グリッ
ド間にも温度差が生じる。

このような温度の不均一によって、各種の不具合が生じ
る。すなわち、スクリーングリッド６の中心部温度か加
速グリッド６の中心部温度より１００℃程度も高くなる
ため、スクリーングリッド５がより大きく熱膨張し、単
に固定保持しただけでは両グリッド間の間隔を所定の状
態に維持できなくなる。前述の如く、スクリーングリッ
ド５と加速グリッド６との間隔は、極めて小さい一定の
値に保たれる必要がある。これはイオンの利用効率を高
めるために、加速グリッド６のイオンビーム通過孔から
スクリーングリッド５のイオンビーム通過孔を通して見
た立体角を大きくする必要があるからである。しかし、
従来のイオンスラスタでは、上記間隔の維持が困難であ
った。

このような不具合を防止するために、スクリーングリッ
ド５と加速グリッド６との温度差による熱膨張差を予め
見込んで両グリッドの曲率半径を決めておき、定常運転
においてスクリーングリッド５がより大きく膨張したと
きに丁度、所定の間隔が両グリッド間に得られるように
することが考えられる。しかし、この方法では、イオン
スラスタが定常運転状態に達するまでの過渡期において
、スクリーングリッド５と加速グリッド６とのイオンビ
ーム通過孔の相対的な位置が大きくずれてしまう。この
ため、イオンビームが加速グリッド６のイオンビーム通
過孔の縁部に接触し、これが原因して加速グリッド６が
局部的に加熱され、加速グリッド６に周方向に波形のし
わが発生し、結果的にスクリーングリッド５と接触して
しまう革具・合が生じる。

また、スクリーングリッド５や加速グリッド６の曲率半
径を適当に設定して、上記のような不具合を最小限にす
ることが考えられる。しかし、大型のイオンスラスタ１
こおいては、曲率半径の設定だけでは上記のような不具
合を完全に防止することができず、また曲率半径を適当
に設定するには多くのグリッドを試作して試行錯誤によ
って適切な曲率半径を設定しなければならず、開発に多
くの時間と費用を必要とする問題がある。

そこで、発明者等は、上述した問題を解決するものとし
て、グリッドの周縁部に径方向に変形可能な板ばねを周
方向に複数突設し、これらの板ばねの先端部を支持する
ことによって、グリッドを支持するようにしたもの−を
先に提案した。

提案されたスクリーングリッド５ａは第７図に示すよう
に構成されており、また加速グリッド６ａは第８図に示
すように構成されている。スクリーングリッド５ａおよ
び加速グリッド６ａには、それぞれ板ばねｌｌａ、ｌｌ
ｂが設けられている。

両グリッドに設けられた板ばねｌｌａ、ｌｌｂは、はぼ
同様に構成されている。したがって、ここでは第８図に
示される加速グリッド６ａを例にとって説明する。

加速グリッド６ａは、放電容器側を凹とする球面状のグ
リッド本体１２−を有し、その周縁部に複数（図におい
ては１２個）の板ばねｌｌｂを突設している。板ばねｌ
ｌｂは、径方向に一体に突設された支持片１３と、この
支持片１３の先端部から一体に延びた板ばね片１４とで
構成されている。

板ばね片１４は周方向に円弧状に、かつその板幅方向が
スラスタの軸方向、すなわち加速グリッド６ａの中心軸
と平行する関係に延びている。したかって、これら板ば
ね片１４は、加速グリッド６ａの径方向にはばね部材と
して湾曲変形する。

しかし、軸方向には剛体として作用し、はとんど変形し
ない。支持片１３の中央部には遊び孔１５が形成されて
いる。なお、支持片１３および板ばね片１４は、打ち抜
きによって加速グリッド６ａを形成する際に一体に打ち
抜かれた後に板ばね片部分が９０°折り曲げられて形成
されたり、あるいは加速グリッド６ａに別個の部材を溶
接するなどして形成されている。また、第７図に示すス
クリーングリッド５ａには径の等しいイオンビーム通過
孔１６が半径方向に等しい分布密度で設けられている。

さらに、第８図に示す加速グリッド６ａには中心部の領
域１７に径の小さいイオンビーム通過孔１８ａが形成さ
れており、周縁部の領域１９にイオンビーム通過孔１８
ａより径の大きいイオンビーム通過孔１８ｂが形成され
ている。

このように構成されたスクリーングリッド５ａと加速グ
リッド６ａとは次のようにして放電容器の開口部に支持
される。すなわち、第９図および第１０図には、代表し
て加速グリッド６ａの支持構成が示されている。

板ばね片１４の先端部は、取り付けねじ２０によって支
持部材２１に取り付けられ、この支持部材２１はボ゛ル
ト２２を介して固定部材２３に固定され、この固定部材
２３がスラスタの放電容器側、すなわち本体側に取り付
けられている。支持部材２１の下面には、第１０図に示
すように遊び孔１５より小径の円柱状の嵌合凸部２４が
形成されている。この嵌合凸部２４は遊び孔１５を貫通
して固定部材２３に形成された円柱状の凹部に嵌合して
いる。そして、支持部材２１と同車部材２３とがボルト
２２によって結合されている。支持部材２１と固定部材
２３との間で、嵌合凸部２４の部分を除く部分には間隙
２５が形成されており、この間隙２５は支持片１３の厚
みより大きく形成されている。

したがって、支持片１３は、加速グリッド６ａの中心軸
に対して垂直な平面内で、径方向および周方向に移動自
在に支持されていることになる。

この移動範囲は、遊び孔１５の内縁が嵌合凸部２４の外
周に当接するまでの所定の範囲に制限されている。

上記のような支持構造を採用したイオンスラスタでは、
スクリーングリッド５ａおよび加速グリッド６ａのグリ
ッド本体が熱膨張した場合、これらの周囲の板ばね片１
４が径方向に弾性変形し、熱・膨張を周囲に逃がすこと
ができる。したがって。

各グリッド本体は所定の形状、所定の相対位置関係に保
持される。

このような従来の構造は有効であったが、両グリッドの
径を大きくす名とともに推進力を大きくしようとすると
、性能に限界があることが次第に明らかになった」すな
わち、推進剤の利用効率を上げていくと、イオンビーム
を引出している時と、引出していない時とで放電容器内
のＸｅガス圧力が大きく変動し、放電状態が急激に変化
する。この変化の影響を受けてスクリーングリッド５ａ
および加速グリッド６ａに局部的な熱変形が生じ、それ
ぞれの曲率半径が別々に変化する。

スクリーングリッド５ａおよび加速グリ・ソド６ａの曲
率半径の変化を一第１１図（ａ）　、　（ｂ）に示す。

放電のみを行ってイオンビームを引出していない初期状
態では、スクリーングリ・ソド５ａおよび加速グリッド
６ａが−様に熱膨張して第１１図（ａ）のようになって
いる。これらの熱膨張は板ばねｌｌａ、ｌｌｂによって
吸収される。しかし、イオンビームを引出すと、加速グ
リッド６ａの曲率半径が急激に大きくなって、第１１図
（ｂ）のようになる。この期間は５分程度で、その後は
徐々に第１１図（ａ）のようになり、約８０分後には過
渡期が終り、安定状態になる。加速グリ・ンド６ａの中
心の変位量は０．７ｍ　ｍ程度あり、両グリ・ラド間に
当初設定された間隔である　０．８ｍ　ｍ程度とほぼ同
じである。

この原因は各グリッドの温度分布の非一様性に由来して
いる。各グリッドの温度分布の様子を第１２図に示す。

放電のみを行ってイオンビームを引出していないときの
スクリーングリッド５ａと加速グリッド６ａの温度分布
はほぼ−様であり、温度分布曲線３１．３２で示すよう
になる。この期間においては、スクリーングリッド５ａ
と加速グリッド６ａの熱膨張は−様であり、板ばね１１
ａ、ｌｌｂが全ての伸び分を吸収する。

次に、両グリッド５ａ、６ａに電圧を印加し、イオンビ
ームを引出すと、加速グリッド６ａの表面まできていた
電離プラズマがスクリーングリッド５ａの表面まで後退
する。この後退によって加速グリッド６ａの温度が急激
に低下する。また、イオンビームを引出すと、放電容器
内のＸｅガス圧力が急激に低下し、電子温度の上昇と放
電電圧の上昇とを引き起こし、入力パワーが増加する。

この結果、スクリーングリッド５ａへの熱入力が増加し
、スクリーングリッド５ａの温度が急激に上昇する。こ
れらの変化はプラズマ密度が−様な高密度領域、すなわ
ち各グリッドの中心領域はど顕著である。この結果、各
グリッドの温度分布には、−時的に温度分布曲線３３．
３４で示すように非一様性が生じる。

スクリーングリッド５ａの非一様性は一般に小さい。し
かし、この非一様性によってもスフ１ノーングリツド５
ａは、その曲率半径が小さくなる方向に熱変形する。一
方、加速グリ・ソド６ａの非一様性は５０℃程度と大き
く、このために加速グリ・ソド６ａは、その曲率半径が
大きくなる方向に大きく熱変形する。この期間は５分間
程度であり、全体の温度の上昇とともに熱伝導により温
度分布の非一様性が解消される。そして、−様性を示す
温度分布曲線３１．３２のように回復し、その後、８０
分間程度で安定状態になる。

したがって、上記構成を採用しても、イオンビーム引出
し後の５分間程度の間に次のような問題が生じることに
なる。すなわち、スクリーングリッド５ａでは、イオン
ビーム通過孔１６の設けられている部分の開口率が７０
％程度と極めて大きいため、イオンビーム引出し時に急
激な加熱を受けると、非開口部との境界に応力集中が生
じて局所的な熱変形が発生し、これが原因して加速グリ
ッド６ａへ近付く向きの変形が起こる。また、加速グリ
ッド６ａでは、イオンビーム引出し時に、急激に温度低
下して局所な熱変形が発生し、スクリーングリッドへ近
付く向きの変形が起こる。したがって、イオンビーム引
出し時に、スクリーングリッド５ａと加速グリッド６ａ
とが接触しないようにするには、予めグリッド間隔を広
く設定する必要があり、必然的に安定状態時におけるグ
リッド間隔も広くなる。このようにグリッド間隔を広く
すると、イオンビームが加速グリッド６ａへ衝突しない
ようにするには、加速グリッド６ａのイオンビーム通過
孔の径を大きくする必要がある。

加速グリッド６ａのイオンビーム通過孔の径を大きくす
ると、放電容器内のＸｅガス圧力を低下させ、推進剤の
利用効率を下げるばかりか、入力パワーの大幅な増加を
招くことになる。

（発明が解決しようとする課題） 上述の如く、従来のイオンスラスタでは、大型化して推
進力を増加させようとすると、推進剤の利用効率を低下
させるばかりか、入力パワーの大幅な増加を招き、全体
の効率が低下する問題があった。

そこで本発明は、イオンビーム引き出し時の急激な温度
分布の非一様性によるグリッド間隔、つまり加速用電極
板間の間隔変動を最小限に抑えることができ、もって推
進剤の利用効率の向上化ならびに入力パワーの抑制化を
図れ、大きな推進力を効率良く得られるイオンスラスタ
を提供することを目的としている。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明は、電離プラズマを
生成するための放電容器と、この放電容器の開口部に互
いに近接して配置されるとともに、それぞれが複数のイ
オンビーム通過孔を有した複数の加速用電極板と、これ
ら加速用電極板をそれぞれ径方向に柔に支持する手段と
を備えたイオンスラスタにおいて、前記各加速用電極板
をそれぞれ放電容器側に凸となる曲率を持つ形状に形成
し、かつ上記加速用電極板のうちの負電位にバイアスさ
れる加速用電極板の曲率半径を正電位にバイアスされる
加速用電極板の曲率半径より小さい値に設定している。

なお、この場合、上記構成に加えて正電位にバイアスさ
れる加速用電極板のイオンビーム通過孔の開口率を周縁
部に近い程小さくすると効果的である。さらに、負電位
にバイアスされる加速用電極板のイオンビーム通過孔の
径を周縁部に近い程はど小さくすることも効果的である
。

（作　用） 今、正電位にバイアスされる加速用電極板をスクリーン
グリッドとし、負電位にバイアスされる加速用電極板を
加速グリッドとすると、これら両グリッドは、それぞれ
放電容器側に凸となる曲率を持つ形状に形成されている
ことになる。そして、加速グリッドはスクリーングリッ
ドの曲率半径より小さい曲率半径を持つ形状に形成され
ていることになる。このような形状および配置であると
、従来の構成とは違って、イオンビーム引出し時に温度
分布の非一様性が生じたとき、グリッド間隔が大きくな
る傾向を示し、本質的にグリッド間の接触を回避できる
。この場合、両グリッ丁の中心部間の間隔が周辺部間の
間隔より大きくなろうとするか、加速グリッドの曲率半
径がスクリーングリッドのそれより小さく設定されてい
るので、イオンビーム引き出し前の時点では中心部間の
間隔が周辺部間の間隔より小さくなっている。したがっ
て、イオンビーム引出し時に両グリッドの中心部間の間
隔が大きくなっても、その絶対的な間隔が大きくなるの
を抑えることができる。このため、イオンビーム引８し
時に加速グリッドでのイオンビーム径の変化を小さくで
きるので、加速グリッドのイオンビーム通過孔の径を小
さくしてもイオンビームが加速グリッドへ衝突するよう
なことはない。したがって、加速グリッドのイオンビー
ム通過孔の径を小さくできるので、推進剤の利用効率の
向上化ならびに入力パワーの抑制化を図れ、高効率化を
実現できることになる。

（実施例） 以下、図面を参照しながら実施例を説明する。

第１図には本発明の一実施例に係るイオンスラスタを一
部切欠した斜視図が示されている。なお、二の図では第
６図と同一部分か同一符号で示されている。したかって
、重複する部分の詳しい説明は省略する この実施例に係るイオンスラスタか従来のものと異なる
点は、加速用電極４１を構成しているスクリーングリッ
ド（電極板）４２と加速グリッド（電極板）４３との構
成にある。

すなわち、スクリーングリッド４２と加速グリッド４３
は、共に放電容器２側に凸となる曲率を持つ形状に形成
されており、特に加速グリッド４３は、その曲率半径が
スクリーングリッド４２の曲率半径より所定だけ小さく
なるように設定されている。

スクリーングリッド４２は、第２図に示すように、グリ
ッド本体４４と、このグリッド本体４４の周縁部に従来
のグリッドと同様に複数突設された板ばねｌｌａとで構
成されている。グリッド本体４４には、径方向に複数の
領域４５，４６゜４７が設定されており、これら領域に
は周縁部に位置する領域程、開口率が小さくなるように
孔径または孔間隔を変えたイオンビーム通過孔４８゜４
９．５０が形成されている。すなわち、この例では領域
４５の開口率が一番大きく、次に領域４６が大きく、領
域４７が最も小さい開口率に設定されている。このよう
な開口率の設定によって、特に周縁部が熱的に補強され
、イオンビームの引き出し時の急激な温度変化に耐えら
れるようになっている。

加速グリッド４３は、第３図に示すように、グリッド本
体５１と、このグリッド本体５１の周縁部に従来のグリ
ッドと同様に複数突設された板ばねｌｌｂとで構成され
ている。グリッド本体５１には、径方向に複数の領域５
２，５３．５４が設定されており、これら領域には周縁
部に位置する領域程、孔径か小ささいイオンビーム通過
孔５５゜５６．５７か形成されている。すなわち、これ
らイオンビーム通過孔５５，５６．５７は、それぞれが
設けられている位置におけるイオンビーム径より少し大
きめに設定されている。

上記のように構成されたスクリーングリッド４２および
加速グリッド４３が凸面を放電容器２側に向けて第１図
に示すように装着されている。

このように構成されたイオンスラスタでは、イオンビー
ム引出し開始時に次のような現象、特にスクリーングリ
ッド４２と加速グリッド４３との熱変形現象か次のよう
になる。

前述の如く、スクリーングリッド４２および加速グリッ
ド４３は凸面を放電容器２側に向けて配置されており、
また加速グリッド４３の曲率半径はスクリーングリッド
４２の曲率半径より小さく設定されているので、これら
２つのグリッドは第４図（ａ）に示すように配置されて
いることになる。

この図から判るように、両グリッドの中心部間の間隔は
周辺部間の間隔より狭い。

放電のみを行ってイオンビームを引出していないときの
スクリーングリッド４２と加速グリッド４３の温度分布
はほぼ一様であり、このとき板ばねｌｌａ、ｌｌｂが全
ての伸び分を吸収する。したがって、両グリッドの相対
位置関係は第４図（ａ）に示す関係に保持される。

次に、両グリッド４２．４３に電圧を印加し、イオンビ
ームを引出すと、加速グリッド４３の表面まできていた
電離プラズマがスクリーングリッド４２の表面まで後退
する。この後退によって加速グリッド４３の特に中心領
域の温度が急激に低下する。また、イオンビームを引き
出すと、放電容器内のＸｅガス圧力か低下し、電子温度
の上昇と放電電圧の上昇とを引き起こし、入力パワーが
増加する。この増加によってスクリーングリッド４２へ
の熱入力が増加し、スクリーングリッド４２の温度か急
激に上昇する。このように、各グリッドの温度分布には
一時的に非一様性が生じる。

この温度分布の非一様性によって、スクリーングリッド
４２および加速グリッド４３に局所的な熱変形か生じる
。この場合、スクリーングリッド４２では、熱変形が起
り易い周縁部の開口率が中心部より小さな値に設定され
て周縁部が熱的に強化されているので、周縁部の非開口
部への応力集中が少ない。したがって、加速グリッド４
３への接触を起こすような熱変形の発生は少ない。

一方、加速グリッド４３では、温度分布の非一様性の程
度が大きいので、特に中心領域の曲率半径が大きくなる
ように熱変形する。この熱変形によって、第４図（ｂ）
に示すように、両グリッド４２．４３の特に中心部間の
間隔が広くなる。しかし、加速グリッド４３の曲率半径
が予めスクリーングリッド４２の曲率半径より所定だけ
小さく設定されており、これによって両グリッドの中心
部間の間隔が周辺部間の間隔より狭く設定されているの
で、両グリッドとして同じ曲率のものを使用した場合に
比べて、両グリッドの中心部間の間隔の広がりは小さい
。したがって、加速グリッド４３の中心部においてレン
ズ効果が大幅に低下し、イオンビームの径が大幅に大き
くなるようなことはない。

このことを、第５図を参照しながら詳しく説明する。Ｍ
５図＜ａ）はイオンビーム引出し開始直後の時点におけ
るスクリーングリッド４２と加速グリッド４３との位置
関係およびイオンビームｌの様子を示している。イオン
ビーム引出し開始直後の時点では温度分布の非一様性か
現れていないので、両グリッドの中心部間の間隔ｄｓＡ
は極めて小さい。このため、イオンビーム１の加速グリ
ッド４３近傍における径ＤＢは、レンズ効果で極めて小
さくなっている。

イオンビーム引出し開始時点から若干時間が経過すると
、前述した理由で温度分布の非一様性か起り、これが原
因して加速グリッド４３の曲率半径が大きくなり、第５
図（ｂ）に示すように、両グリッドの中心部の間隔ｄｓ
Ａか、たとえば０．７ｍ　ｍ程度大きくなる。今、第５
図（ａ）の状態における両グリッドの中心部間の間隔ｄ
ｓＡか０．４ｍ　ｍ程度に設定され、周辺部間の間隔ｄ
ｓＡが０．８ｍｍ程度に設定されているとすると、第５
図（ｂ）の状態−では両グリッドの中心部間の間隔ｄｓ
Ａか０．４＋　０．７寓　１．１ｍ　ｍ程度になる。

仮に、両グリッドとして同じ曲率半径のものを用い、中
心部間および周辺部間の間隔を０．８ｍｍ程度（周辺部
での両グリッドの接触を回避できる最小値）に設定され
た場合には、イオンビーム引出し開始時点から若干時間
が経過した時点で両グリッドの中心部間の間隔ｄＳＡが
１．５ｍ　ｍ程度にもなる。この間隔ではレンズ効果が
急激に弱まり、加速グリッドの近傍でイオンビームＩの
径ＤＢが極めて大きくなる。したがって、この場合には
、イオンビームＩを加速グリッドへ衝突させないために
加速グリッドの中心部に設けられるイオンビーム通過孔
の径を大きくしなければならないことになる。

しかし、上述した説明がら判るように、本実施例に示す
構成を採用すると、イオンビーム引出し開始時点から５
分間程の間に起る両グリッド間の間隔の広がりをレンズ
効果が十分に期待できる範囲に抑えることができる。し
たがって、加速グリッド４３に設けられるイオンビーム
通過孔、特に中心部に設けられるイオンビーム通過孔５
５の径を従来より小さくできることになる。

上述した温度分布の非一様性に起因してスクリーングリ
ッド４２および加速グリッド４３に局所的な熱変形が生
じる期間は５分間程度で、その後は徐々に第４図（ａ）
に示すようになり、約８０分後には過渡期が終り、安定
状態へ移行する。

このように、本実施例によれば、加速グリッド４３に設
けられるイオンビーム通過孔の孔径を従来のものより小
さくできる。このため、推進剤の利用効率を高めること
ができ、また放電容器２内の圧力低下を抑制できるので
入力パワーの増加も抑制できることになり、推進力を増
加させようとしたときに起る効率の低下を抑制できる。

また、実施例の構成では、両グリッド間の間隔は、周縁
部間より中心部間の方か大きく変化することになる。し
たがって、実施例のように加速グリッド４３を径方向に
複数の領域５２，５３゜５４に分け、これら領域に周縁
部に位置する領域程、孔径が小さいイオンビーム通過孔
５５，５６゜５７を設けるようにすると、イオンビーム
の衝突を確実に回避でき、しかも平均孔径が最小の加速
グリッドを構成できることになる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。

すなわち、上記実施例では、推進剤としてＸｅガスを用
いているか、Ｘｅガスに限定されるものではない。また
、上記実施例は本発明を電子衝撃型のイオンスラスタに
適用した例であるが、本発明は高周波型のイオンスラス
タにも同様に適用可能である。さらに、本発明は、その
要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿
論である。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明によれば、イオンビーム引
出し時の温度分布の非一様性に由来する加速グリッドの
急激な湾曲によって起こるグリッド間隔の増加を抑制で
き、これによって加速グリッドに設けられるイオンビー
ム通過孔の孔径を小さくできるので、高推力化を図ろう
としたとき問題となる効率の低下を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るイオンスラスタの主要
部を示す一部切欠斜視図、第２図は同イオンスラスタに
組込まれたスクリーングリッドの正面図、第３図は同イ
オンスラスタに組込まれた加速グリッドの正面図、第４
図は同イオンスラスタにおいてイオンビーム引出し開始
時にスクリーングリッドと加速グリッドとに起る熱変形
現象を説明するための図、第５図は同イオンスラスタに
おいてイオンビーム引出し開始時に起るイオンビームの
変化を説明するための図、第６図は従来のイオンスラス
タの主要部を示す一部切欠斜視図、第７図は同イオンス
ラスタに組込まれたスクリーングリッドの正面図、第８
図は同イオンスラスタに組込まれた加速グリッドの正面
図、第９図は同イオンスラスタに組込まれた各グリッド
の支持構造を示す要部拡大斜視図、第１０図は第９図に
おけるＩＶ−ＩＶ線に沿って切断し矢印方向に見た断面
図、第１１図および第１２図は従来のイオンスラスタの
問題点を説明するための図である。 １・・・スラスタケース、２・・・放電容器、３・・・
ホローカソード、４・・・推進剤導入系、９・・・中和
器、１０・・・磁石、ｌｌａ、ｌｌｂ・・・板ばね、４
１・・・加速電極、４２・・・スクリーングリッド（電
極板）、４３・・加速グリッド（電極板）、４４．５１
・・・グリッド本体、４５，４６，４７．　５２．５３
．　５３、・・・領域、４８，４９，５０．５５，５６
．５７・・・イオンビーム通過孔、Ｉ・・・イオンビー
ム。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第４図 （ａ） （ｂ） 第５図 第８図 第１０図 （ａ）　　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）第１１図 第１２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）電離プラズマを生成するための放電容器と、この
   放電容器の開口部に互いに近接して配置されるとともに
   、それぞれが複数のイオンビーム通過孔を有した複数の
   加速用電極板と、これら加速用電極板をそれぞれ径方向
   に柔に支持する手段とを備えたイオンスラスタにおいて
   、前記各加速用電極板はそれぞれ放電容器側に凸となる
   曲率を持つ形状に形成され、上記加速用電極板のうちの
   負電位にバイアスされる加速用電極板はその曲率半径が
   正電位にバイアスされる加速用電極板の曲率半径より小
   さい値に設定されてなることを特徴とするイオンスラス
   タ。
2. （２）前記加速用電極板のうちの正電位にバイアスされ
   る加速用電極板は、周縁部に近い程、前記イオンビーム
   通過孔の開口率が小さいことを特徴とする請求項１に記
   載のイオンスラスタ。
3. （３）前記加速用電極板のうちの負電位にバイアスされ
   る加速用電極板は、周縁部に近い程、孔径の小さいイオ
   ンビーム通過孔を備えていることを特徴とする請求項１
   に記載のイオンスラスタ。