RU2004120251A - Плазменный ускоритель - Google Patents

Claims (19)

1. Плазменный ускоритель с закрытым дрейфом электронов, содержащий:

(a) кольцевую ионизационную камеру (2), ограниченную стенками (52) из электроизолирующего материала, внутренняя поверхность которых покрыта электропроводящим материалом (9);

(b) ускорительную камеру (3), образованную кольцевым ускорительным каналом (53) из изолирующего материала, коаксиальным с ионизационной камерой (2), выход (55) которого открыт вперед, а вход (54) сообщается с ионизационной камерой (2);

(c) кольцевой анод (7), расположенный на переднем краю ионизационной камеры (2) вблизи входа (54) ускорительного канала (53);

(d) полый катод (8), расположенный вблизи выхода (55) ускорительного канала (53), но вне его;

(e) первый источник (82) постоянного напряжения, отрицательный полюс которого соединен с катодом (8), а положительный полюс соединен с анодом (7);

(f) кольцевой газовый распределитель (11), расположенный вблизи задней стенки, составляющей заднюю часть ионизационной камеры (2);

(g) магнитопровод, содержащий, по меньшей мере, центральный цилиндрический сердечник (60), внутренний магнитный полюс (61) и внешний магнитный полюс (62), которые ограничивают открытый выход (55) ускорительного канала (53), и заднюю стенку (63), образующую задний край ионизационной камеры (2);

(h) систему генерации магнитного поля, содержащую, по меньшей мере, первый генератор (21) магнитного поля, расположенный вокруг ускорительной камеры (3), между внешним магнитным полюсом (62) и ионизационной камерой (2), второй генератор (22) магнитного поля, расположенный вокруг центрального цилиндрического сердечника (60), между внутренним магнитным полюсом (61) и входом (54) ускорительного канала (53), находящимся рядом с ионизационной камерой (2), и третий генератор (23) магнитного поля, расположенный вокруг центрального цилиндрического сердечника (60), между вторым генератором (22) магнитного поля и задним краем ионизационной камеры (2),

отличающийся тем, что дополнительно содержит кольцевую коаксиальную катушку, расположенную в полости ионизационной камеры (2), снабженную находящейся под постоянным напряжением проводящей оболочкой (28), соединенной с электропроводящим материалом (9) на внутренних стенках (52) ионизационной камеры (2) и положительным полюсом второго источника постоянного напряжения (85), отрицательный полюс которого соединен с анодом (7), и образующую четвертый генератор магнитного поля, который совместно с другими генераторами магнитного поля создает магнитное поле, силовая линия (27) которого имеет точку X (4), соответствующую нулю магнитного поля и расположенную между кольцевой коаксиальной катушкой (24) и анодом (7).

2. Плазменный ускоритель по п.1, отличающийся тем, что система генерации магнитного поля содержит пятый генератор (25) магнитного поля, расположенный вблизи кольцевого газового распределителя (11).

3. Плазменный ускоритель по п.1, отличающийся тем, что магнитопровод дополнительно содержит вспомогательные ферромагнитные несущие элементы (64), распределенные вокруг ионизационной камеры (2) и ускорительной камеры (3) и соединяющие заднюю стенку (63) магнитопровода с внешним магнитным полюсом (62).

4. Плазменный ускоритель по п.3, отличающийся тем, что система генерации магнитного поля дополнительно содержит шестой генератор (26) магнитного поля, содержащий элементы, расположенные вокруг вспомогательных ферромагнитных несущих элементов (64).

5. Плазменный ускоритель по п.1, отличающийся тем, что система генерации магнитного поля содержит электромагнитные катушки.

6. Плазменный ускоритель по п.1, отличающийся тем, что система генерации магнитного поля, по меньшей мере, частично образована постоянными магнитами.

7. Плазменный ускоритель по п.1, отличающийся тем, что первый генератор (21) магнитного поля экранирован.

8. Плазменный ускоритель по п.1, отличающийся тем, что радиальный размер ионизационной камеры (2) превосходит радиальный размер ускорительного канала (53) из изолирующего материала.

9. Плазменный ускоритель по п.1, отличающийся тем, что кольцевая коаксиальная катушка (24) и ее находящаяся под постоянным напряжением проводящая оболочка (28) установлены при помощи фиксирующих элементов (29), жестко прикрепленных к ионизационной камере (2).

10. Плазменный ускоритель по п.1, отличающийся тем, что кольцевой анод (7) установлен с радиальным зазором относительно стенки ускорительного канала (53).

11. Плазменный ускоритель по п.1, отличающийся тем, что кольцевой анод (7) непосредственно соединен проводником (83) с положительным полюсом первого источника (82) постоянного напряжения и не соединен ни механически, ни электрически с газовым распределителем (11) или с электропроводящим материалом (9) внутренней поверхности стенок (52) ионизационной камеры (2) иначе, чем через второй источник (85) постоянного напряжения.

12. Плазменный ускоритель по п.1, отличающийся тем, что катод (8) представляет собой полый газоразрядный катод.

13. Плазменный ускоритель по п.1, отличающийся тем, что второй источник (85) напряжения подает на проводящую оболочку (28) кольцевой коаксиальной катушки (24) положительное напряжение величиной в несколько десятков вольт относительно анода (7).

14. Плазменный ускоритель по п.1, отличающийся тем, что второй источник (85) напряжения подает на электропроводящий материал (9) внутренней поверхности стенок (52) ионизационной камеры (2) потенциал, составляющий приблизительно от 20 до 40 В относительно анода.

15. Плазменный ускоритель по п.1, отличающийся тем, что система генерации магнитного поля настроена таким образом, чтобы потенциал силовой линии магнитного поля, содержащей точку X нуля магнитного поля, был близок к потенциалу анода (7).

16. Плазменный ускоритель по п.1, отличающийся тем, что третий генератор (23) магнитного поля содержит первую и вторую части (231, 232) разных диаметров, причем первая часть (231), расположенная вблизи анода (7), имеет больший диаметр, чем вторая часть (232), расположенная вблизи ионизационной камеры (2).

17. Плазменный ускоритель по п.1, отличающийся тем, что расстояние между проводящей оболочкой (28) кольцевой коаксиальной катушки (24) и стенками ионизационной камеры (2) больше или равно приблизительно 20 мм.

18. Плазменный ускоритель по любому из пп.1-17, отличающийся тем, что используется в космическом плазменном двигателе, образующем электрический реактивный движитель спутника.

19. Плазменный ускоритель по любому из пп.1-17, отличающийся тем, что используется в источнике ионов для ионной обработки механических деталей.