JPH0486376A - Ｒｆ型イオンスラスタ - 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、人工衛星の軌道制御等に用いられるＲＦ型ビ
イオンスラスタ関する。

（従来の技術） ＲＦ　（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　）型イオン
スラスタの主要部は、通常第３図に示すように構成され
ている。即ち、内部に放電室１を構成する石英ガラス等
で形成された放電容器２と、この放電容器２内に作動ガ
スであるＸｅガス（キセノンガス）を導入するガス導入
系４とを備えている。放電容器２の外周囲にはインダク
ションコイル６が設けられており、更に放電容器２の端
部には３枚の電極８．１０．１．２によって構成された
加速電極が設けられている。そして加速電極の外側には
中和器１４が備えられている。

このＲＦ型ビイオンスラスタは、ガス導入系４から放電
容器２内へ導入されたＸｅガスにインダクションコイル
６によって加速された電子を衝突させて電離プラズマを
生成させる。この電離プラズマ中のＸｅ”（プラスイオ
ン）に加速電極８．１０．１．２によって運動エネルギ
を与え、このＸｅ”　（プラスイオン）の運動エネルギ
がイオンスラスタの推力となる。なお、加速電極を通っ
たＸｅ４は中和器１４から放出される電子によって中和
された後、宇宙空間に放出される。

インダクションコイル６を介して投入された高周波パワ
ーを使って電離プラズマを生成するために必要な電子は
、放電開始時にはイグナイタ・フィラメント１６から、
また定常状態時には電離プラズマから供給される。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述のように構成されたＲＦ型ビイオン
スラスタは、イグナイタ◆フィラメント］６を放電室内
に設けなければならない。このため、フィラメント１６
がプラズマにさらされ、フィラメント１６の寿命が短か
いという問題があった。又、放電容器２か石英ガラス等
の絶縁物で形成されているので、この放電容器２の壁を
貫通させてフィラメント１６を取り付けなければならず
、その取りトｊけ作業が極めて難しいという問題もあっ
た。

本発明の目的は、フィラメントを必要とせずに電離プラ
ズマを生成させることができ、もって製作の容易化と長
寿命化とを図れるＲＦ型ビイオンスラスタ提供すること
にある。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 上記目的は本発明によれば、放電室と、この放電室に接
続されて放電室内に作動ガスを導入するガス導入系と、
放電室内に高周波パワーを投入して前記作動ガスをプラ
ズマ化するためのインダクションコイルと、前記プラズ
マによって生成されたイオンを加速する加速電極とを備
えたＲＦ型ビイオンスラスタおいて、前記放電室を、主
放電室と、この主放電室に通じると共に主放電室内の圧
力より高い圧力に保持される副放電室とで構成すること
によって達成される。

更に述べるならば、本発明のＲＦ型ビイオンスラスタ、
放電しやすい領域迄圧力を高めた副放電室を設け、自然
に存在している電子を種火にして高周波放電で副放電室
内に電離プラズマを生成し、この電離プラズマによって
生成された電子のうち主放電室に流れ込んだ電子を種火
にして高周波放電で主放電室内に電離プラズマを生成す
ることを特徴としている。

（作用） 上記手段を講することにより、本発明のＲＦ型ビイオン
スラスタ、フィラメントを用いないで済むイグナイタを
構成できることになるので、フィラメント用電源等を必
要としないうえに、フィラメントの寿命の問題等も解決
されることになる。

（実施例） 以下、本発明に係る実施例を図面に基づいて説明する。

なお第３図に示した従来のイオンスラスタと構成が同一
の部分については、同一の符号を付し、その説明を省略
することにする。

第１図は本発明に係るＲＦ型ビイオンスラスタ実施例を
示す斜視図である。

この実施例に係るＲＦ型ビイオンスラスタは、放電容器
２１内に大径の主放電室２０と、小径の副放電室２２と
が同軸的に形成されている。副放電室２２と主放電室２
０とは仕切壁２３によって仕切られており、この仕切壁
２３の中央部には再放電室を通じさせるオリフィス２４
が形成されている。そして、副放電室２２には、ガス導
入系４が接続されている。したがって、ガス導入系４を
介して供給されたＸｅガスは、副放電室２２およびオリ
フィス２４を経由して主放電室２０内へと流れる。この
実施例においては、Ｘｅガス供供給色の関連において、
主放電室２０内の圧力を１、０’−５〜１０−’Ｔｏ　
ｒ　ｒ程度に、副放電室２２内の圧力を１０−１〜１Ｏ
−３ＴＯｒｒ程度、に保持し得る値にオリフィス２４の
径が設定されている。

副放電室２２を形成する周壁外面には副放電室２２内へ
高周波パワーを投入するためのインダクションコイル２
６が装着されており、また主放電室２０を形成する周壁
外面には主放電室２０内へ高周波パワーを投入するイン
ダクションコイル６が装着されている。そして、インダ
クションコイル２６および６は図示しない制御系によっ
て次の関係に高周波電源に接続される。すなわち、まず
インダクションコイル２６が高周波電源によって付勢さ
れる。そして、１秒経過した時点でインダクションコイ
ル６の付勢が開始され、５秒経過した時点でインダクシ
ョンコイル２６の付勢が解除される。以後、インダクシ
ョンコイル６だけが付勢される。

次に上記のように構成されたＲＦ型ビイオンスラスタ動
作を説明する。

まず、制御系を動作させると、インダクションコイル２
６が高周波電源に接続される。このとき、副放電室２２
内の圧力は、１０−’　〜１．０−３Ｔ　ｏｒｒ程度に
設定されており、この副放電室２２内には宇宙線の衝突
により十分な量の電子が自然電離の状態で存在している
。このため、インダクションコイル２６が付勢されると
、副放電室２２内に存在している電子を種火にして放電
が起こり、副放電室２２内に１００μＳｅｃ程度の時間
遅れで電離プラズマが生成される。

副放電室２２内に生成された電離プラズマはガス導入系
４から導入されたＸｅガスに押し流され、オリフィス２
４を介して主放電室２ｏに流れ込む。

１秒経過すると、インダクションコイル６が付勢される
。オリフィス２４を介して流れ込んだ電子が、放電を開
始させるさせるのに十分な瓜に達すると、主放電室２０
内で放電が開始される。

主放電室２０内に生成された電離プラズマのうち、Ｘｅ
＋イオンが電極８．１０，１２からなる加速電極によっ
て１ｋｅｙ程度に加速される。この運動エネルギーがイ
オンスラスタの推力となる。

なお、加速電極を通過したＸｅ＋は中和器１４がら放出
された同数の電子によって中和された後、宇宙空間に放
出される。

５秒経過すると、インダクションコイル２６の付勢が解
除され、インダクションコイル６だけが付勢されている
状態となる。したがって、以後は、主放電室２０内の電
離プラズマの電子が種火となって放電が維持される。

なお、副放電室２２内で消費される放電電力が主放電室
２０内で消費される放電電力に比べて無視できる程度の
ときは、両方のインダクションコイル６．２６を連結し
て高周波電源に接続することもできる。

第２図は本発明に係るＲＦ型ビイオンスラスタ他の実施
例を示す斜視図である。

この実施例では、放電容器３４内に主放電室３２と副放
電室３０を形成するとともに副放電室３０の一部を主放
電室３２内に設けている。主放電室３２と副放電室３０
とは有底筒状の仕切壁３３によって仕切されており、こ
の仕切壁３３の底壁中央部にオリフィス３５が形成され
ている。

そして、この実施例では、副放電室３０内および主放電
室３２内へインダクションコイル６を使って高周波パワ
ーを投入するようにしている。

このような構成であると、主放電室３２の軸方向長さが
第１図のものに較べて少し長くなるが、第１図に示すイ
ンダクションコイル２６を省略できるので、構造を簡単
にすることができる。

なお、第２図の実施例では副放電室３０の一部を主放電
室３２内に設けている場合を例示したが、本発明はこれ
に限定されず、副放電室３０の全部を主放電室３２内に
設けるようにしてもよい。

また、上述の実施例では、導入ガスとしてＸｅガスを用
いているか、本発明はこのＸｅガスに限定されるもので
はない。

また加速用の電極も３枚に限定されるものではない。

さらに、ガス導入系４も１本に限定されず、場合によっ
ては直接主放電室２０又は３２に接続されているものが
あってもよい。

本発明は上述した実施例に限定されるものでなく、本発
明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］ 以」二説明したように、本発明のＲＦ型ビイオンスラス
タよれば、宇宙線による自然電離の電子をイグナイタと
して用いているので、強制的に′屯子を供給するフィラ
メントを必要としない。したがって、構成の単純化およ
び製作の容易化を図れるばかりか、長寿命で信頼性の高
い、ＲＦ型ビイオンスラスタ提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るＲＦ型ビイオンスラス
タ主要部を示す一部切欠斜視図である。 第２図は本発明の他の実施例に係るＲＦ型ビイオンスラ
スタ主要部を示す一部切欠斜視図である。 第３図は従来のＲＦ型ビイオンスラスタ主要部を示す一
部切欠斜視図である。 ４・・・ガス導入系 ６・・・インダクションコイル ８．１０．１２・・・加速電極 ］４・・・中和器 ２０．３２・・・主放電室 ２１．３４・・・放電容器 ２２．３０・・・副放電室 ２４．３５・・・オリフィス

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）放電室と、前記放電室に接続されて前記放電室内
   に作動ガスを導入するガス導入系と、前記放電室内に高
   周波パワーを投入して前記作動ガスをプラズマ化するた
   めのインダクションコイルと、前記プラズマによって生
   成されたイオンを加速する加速電極とを備えたＲＦ型イ
   オンスラスタにおいて、前記放電室は、主放電室と、前
   記主放電室に通じると共に前記主放電室内の圧力より高
   い圧力に保持される副放電室とで構成されていることを
   特徴とするＲＦ型イオンスラスタ。
2. （２）前記副放電室の外周に副放電室用のインダクショ
   ンコイルが設けられていることを特徴とする請求項１に
   記載のＲＦ型イオンスラスタ。
3. （３）前記副放電室の一部又は全部が前記主放電室内に
   設けられていることを特徴とする請求項１に記載のＲＦ
   型イオンスラスタ。