RU2139647C1 - Closed-electron-drift plasma accelerator - Google Patents

Closed-electron-drift plasma accelerator Download PDF

Info

Publication number
RU2139647C1
RU2139647C1 RU98111011A RU98111011A RU2139647C1 RU 2139647 C1 RU2139647 C1 RU 2139647C1 RU 98111011 A RU98111011 A RU 98111011A RU 98111011 A RU98111011 A RU 98111011A RU 2139647 C1 RU2139647 C1 RU 2139647C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
magnetic
channel
pair
poles
buffer chamber
Prior art date
Application number
RU98111011A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.И. Бугрова
А.И. Морозов
Н.Н. Евтихиев
В.М. Балебанов
М.В. Козинцева
А.С. Липатов
В.К. Харчевников
Д.В. Чурбанов
Original Assignee
Бугрова Антонина Ивановна
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Бугрова Антонина Ивановна filed Critical Бугрова Антонина Ивановна
Priority to RU98111011A priority Critical patent/RU2139647C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2139647C1 publication Critical patent/RU2139647C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03H—PRODUCING A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03H1/00—Using plasma to produce a reactive propulsive thrust
    • F03H1/0037—Electrostatic ion thrusters
    • F03H1/0062—Electrostatic ion thrusters grid-less with an applied magnetic field
    • F03H1/0075—Electrostatic ion thrusters grid-less with an applied magnetic field with an annular channel; Hall-effect thrusters with closed electron drift

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

FIELD: plasma engineering; space engineering. SUBSTANCE: accelerator magnetic system has two magnetic-field sources, magnetic circuit, and three pairs of ring-shaped magnetic poles. First pair of magnetic poles is arranged around annular acceleration and ionization channel on its open end and forms end part of accelerator. First magnetic-field source is placed between internal magnetic poles of first and second pairs. Second magnetic-field source is arranged around external wall of annular channel between external magnetic poles of first and third pairs. External pole of third pair is mounted between buffer chamber and external pole of first pair. Internal pole of third pair is formed on central core; it is placed against buffer chamber and displaced from plane of external pole of this pair towards gas distributor. In this way, accelerator efficiency rises to 65-72% and beam divergence semi-angle is reduced to less than 15 deg. EFFECT: improved efficiency, reduced beam divergence semi-angle, reduced total mass and size of accelerator. 11 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к плазменной технике и преимущественно предназначено для использования в космической технике в качестве исполнительного органа электрореактивной двигательной установки, а также может использоваться в технологических процессах ионной обработки изделий. The invention relates to plasma technology and is mainly intended for use in space technology as an executive body of an electro-propulsion propulsion system, and can also be used in the technological processes of ion processing of products.

Предшествующий уровень техники
Плазменные ускорители с замкнутым дрейфом электронов, в отличие, например, от ионных, характеризуются низкой энергетической ценой тяги за счет создания условий, благоприятных для ионизации, при этом создаваемый ими ионный поток квазинейтрален, что снимает ограничения величины плотности ионного тока за счет действия объемного заряда. В связи с этим такой плазменный ускоритель, применяемый в качестве двигателя, может работать в широком диапазоне ускоряющих напряжений. Ионный ток в хороших моделях плазменных ускорителей такого типа близок к разрядному и определяется лишь величиной массового расхода рабочего тела. Таким образом, в известных плазменных ускорителях с замкнутым дрейфом электронов, в отличие от ионных, имеется возможность независимо изменять массовый расход и ускоряющее напряжение, то есть тягу и скорость истечения при высоком КПД двигателя.State of the art
Plasma accelerators with a closed electron drift, unlike, for example, ionic ones, are characterized by a low thrust energy cost due to the creation of conditions favorable for ionization, while the ion flux created by them is quasineutral, which removes the limitations of the ion current density due to the action of the space charge. In this regard, such a plasma accelerator used as an engine can operate in a wide range of accelerating voltages. The ion current in good models of plasma accelerators of this type is close to the discharge and is determined only by the mass flow rate of the working fluid. Thus, in known plasma accelerators with a closed electron drift, unlike ion accelerators, it is possible to independently change the mass flow rate and accelerating voltage, i.e., thrust and flow rate at high engine efficiency.

В статье Л.А.Арцимовича и др. "Разработка стационарного плазменного двигателя (СПД) и его испытание на ИСЗ "Метеор" ("Космические исследования", Москва, 1974 г. ,т. XII, вып. 3, стр. 451-468) описан плазменный двигатель (ускоритель) с замкнутым дрейфом электронов, который состоит из разрядной камеры с кольцевым каналом ионизации и ускорения с открытым выходом, выполненной из электроизоляционного материала, газоразрядного полого катода, установленного со стороны открытого выхода из кольцевого канала и подключенного к отрицательному полюсу источника постоянного напряжения (U=200-300 В). К положительному полюсу источника напряжения подключен полый кольцевой анод-газораспределитель, установленный на входе в кольцевой канал, соосно с ним. Плазменный ускоритель содержит также средства для подвода ионизируемого газа к газоразрядному полому катоду и к полому кольцевому аноду- газораспределителю, имеющему отверстия для подвода к нему газа и для подачи ионизируемого газа в разрядную камеру. In the article by L. A. Artsimovich et al. "Development of a stationary plasma engine (SPD) and its testing on the Meteor satellite" (Space Research, Moscow, 1974, vol. XII, issue 3, p. 451- 468) describes a plasma engine (accelerator) with a closed electron drift, which consists of a discharge chamber with an annular ionization and acceleration channel with an open output made of an insulating material, a gas-discharge hollow cathode mounted on the side of the open exit from the annular channel and connected to the negative pole source for constant voltage (U = 200-300 V). A hollow annular anode-gas distributor is installed at the input to the annular channel, coaxial with it. The plasma accelerator also contains means for supplying ionized gas to the gas-discharge hollow cathode and to the hollow an annular gas distribution anode having openings for supplying gas to it and for supplying ionizable gas to the discharge chamber.

В состав ускорителя входит система для создания магнитного поля в полости разрядной камеры, включающая источник магнитного поля и магнитопровод, состоящий из центрального сердечника, торцевой части со стороны, противоположной выходу из кольцевого канала, и кольцевой части, размещенной снаружи кольцевого канала и образующей выходной торец ускорителя. Торцевые части магнитопровода скреплены с помощью восьми периферийных магнитопроводящих стержневых элементов, равномерно расположенных вокруг разрядной камеры, соосно с ней. Источник магнитного поля известного ускорителя состоит из восьми последовательно соединенных и включенных в электрическую цепь электромагнитных катушек, намотанных на стержневых магнитопроводящих элементах. The accelerator includes a system for creating a magnetic field in the cavity of the discharge chamber, including a magnetic field source and a magnetic circuit consisting of a central core, an end part from the side opposite to the exit from the annular channel, and an annular part located outside the annular channel and forming the output end of the accelerator . The end parts of the magnetic circuit are fastened with eight peripheral magnetic conductive rod elements uniformly spaced around the discharge chamber, coaxially with it. The magnetic field source of the known accelerator consists of eight in series connected and included in the electric circuit electromagnetic coils wound on rod magnetically conductive elements.

В описанной конструкции плазменного ускорителя создается магнитное поле такой конфигурации, при которой максимальная величина напряженности поля находится в канале, поэтому в выходной части канала движение ионов происходит в магнитном поле с отрицательным градиентом. Это приводит к развитию в канале колебаний и выбросу ионов на стенки диэлектрического канала (см. "Плазменные ускорители" под ред. Л.А.Арцимовича, Москва, Машиностроение, 1973 г. , стр. 5-15, стр. 75-91). Данное явление не позволяет получить КПД ускорителя - η >40%. Кроме того, в канале такого ускорителя формируется сильно расходящийся поток ионов с полууглом расходимости β≈40o, что приводит к быстрому износу стенок канала и, как следствие этого, к ограниченному ресурсу двигателя.In the described design of the plasma accelerator, a magnetic field is created in such a configuration that the maximum field strength is in the channel, therefore, in the output part of the channel, the ions move in a magnetic field with a negative gradient. This leads to the development of oscillations in the channel and the emission of ions on the walls of the dielectric channel (see "Plasma Accelerators", edited by L. A. Artsimovich, Moscow, Engineering, 1973, pp. 5-15, pp. 75-91) . This phenomenon does not allow obtaining the accelerator efficiency - η> 40%. In addition, in the channel of such an accelerator a strongly diverging ion flow is formed with a half-angle of divergence β≈40 ° , which leads to rapid wear of the channel walls and, as a result, to a limited engine resource.

Известен целый ряд попыток, сделанных с целью устранения указанных недостатков и улучшения технических характеристик плазменного ускорителя данного типа. Так, известен плазменный ускоритель с замкнутым дрейфом электронов, усовершенствование конструкции которого направлено на создание более рациональной структуры магнитного поля в канале разрядной камеры (RU 2030134 C1, МПК-6 H 05 H 1/54, F 03 H 1/00, 1992 г.)
Он состоит из разрядной камеры с кольцеобразным каналом ионизации и ускорения, выполненной из электроизоляционного материала и имеющего открытый выход, газоразрядного полого катода, установленного со стороны открытого выхода из кольцевого канала, и кольцеобразного анода-газораспределителя с каналами для подвода ионизируемого газа и отверстиями в выходной стенке анода для подачи газа в кольцевой канал. Анод расположен в полости кольцеобразного канала на расстоянии от выходных торцов стенок разрядной камеры, большем ширины кольцевого канала. Известный ускоритель содержит также средства для подачи ионизируемого газа к полому катоду и аноду-газораспределителю и систему для создания магнитного поля в полости разрядной камеры, которая включает в себя магнитопровод, источники магнитного поля и магнитные экраны, выполненные из магнитомягкого материала. Магнитопровод выполнен в виде соединенных посредством центрального цилиндрического сердечника и стержневых элементов, равномерно расположенных вокруг разрядной камеры, торцевых частей ускорителя. Источники магнитного поля установлены у соответствующих полюсов: первый - вокруг разрядной камеры, второй - вокруг центрального цилиндрического сердечника.A number of attempts are known made to eliminate these shortcomings and improve the technical characteristics of this type of plasma accelerator. Thus, a plasma accelerator with a closed electron drift is known, the design improvement of which is aimed at creating a more rational structure of the magnetic field in the channel of the discharge chamber (RU 2030134 C1, MPK-6 H 05 H 1/54, F 03 H 1/00, 1992 )
It consists of a discharge chamber with an annular channel of ionization and acceleration made of an insulating material and having an open outlet, a gas-discharge hollow cathode installed on the side of the open outlet of the annular channel, and a ring-shaped anode-gas distributor with channels for the supply of ionized gas and openings in the outlet wall anode for supplying gas to the annular channel. The anode is located in the cavity of the annular channel at a distance from the output ends of the walls of the discharge chamber, greater than the width of the annular channel. The known accelerator also contains means for supplying ionized gas to the hollow cathode and the gas distribution anode and a system for creating a magnetic field in the cavity of the discharge chamber, which includes a magnetic circuit, magnetic field sources and magnetic screens made of soft magnetic material. The magnetic core is made in the form of end parts of the accelerator, connected by means of a central cylindrical core and rod elements uniformly arranged around the discharge chamber. Sources of the magnetic field are installed at the corresponding poles: the first around the discharge chamber, the second around the central cylindrical core.

Внутренний магнитный экран охватывает второй источник магнитного поля и установлен с продольным зазором относительно внутреннего полюсного элемента. Наружный магнитный экран выполнен с торцевой частью, охватывающей выходную часть разрядной камеры, и расположен между первым источником магнитного поля и разрядной камерой с продольным зазором относительно наружного полюсного элемента. Величины указанных зазоров выбираются не более половины межполюсного зазора. В конструкции данного плазменного ускорителя предусмотрены и другие усовершенствования, позволяющие дополнительно улучшить его характеристики. Достигнутые значения составляют: увеличение ресурса ускорителя до 3000-4000 часов, увеличение тяговой эффективности до 0,4-0,7 при скоростях истечения (1-3)•104 м/с и снижении доли примесей в потоке. Данные результаты обеспечиваются, главным образом, за счет получения нарастающего в направлении ускорения магнитного потока.The inner magnetic shield covers the second source of the magnetic field and is mounted with a longitudinal gap relative to the inner pole element. The outer magnetic screen is made with an end part covering the output part of the discharge chamber, and is located between the first magnetic field source and the discharge chamber with a longitudinal gap relative to the outer pole element. The values of these gaps are selected no more than half of the interpolar gap. The design of this plasma accelerator provides other improvements that further improve its performance. The achieved values are: an increase in the accelerator resource up to 3000-4000 hours, an increase in traction efficiency up to 0.4-0.7 at the expiration velocities (1-3) • 10 4 m / s and a decrease in the fraction of impurities in the stream. These results are ensured mainly by obtaining an increasing magnetic flux in the direction of acceleration.

Однако, как показали экспериментальные исследования такого плазменного ускорителя, его КПД не превышает 50%, а полуугол расходимости потока остается на уровне β > 40° (см. Development and Application of Electric Propulsion Thruster in Russia. A.Bober, N.Maslennikov, G.Popov, Yu.Rylov. JEPC-93-001).However, as shown by experimental studies of such a plasma accelerator, its efficiency does not exceed 50%, and the half-angle of divergence of the flow remains at the level of β> 40 ° (see Development and Application of Electric Propulsion Thruster in Russia. A.Bober, N. Maslennikov, G Popov, Yu. Rylov. JEPC-93-001).

Принципиально иной путь повышения эффективности реализован в другом известном плазменном ускорителе с замкнутым дрейфом электронов (FR 2693770 A1, МПК-6 F 03 H 1/00, 1992 г.), в котором существенно улучшены условия ионизации и конфигурация магнитного поля во всем объеме кольцевого канала. A fundamentally different way to increase the efficiency is realized in another known plasma accelerator with closed electron drift (FR 2693770 A1, MPK-6 F 03 H 1/00, 1992), in which the ionization conditions and the magnetic field configuration in the entire volume of the annular channel are significantly improved .

Плазменный ускоритель (двигатель) с замкнутым дрейфом электронов, являющийся аналогом заявленного, состоит из разрядной камеры с кольцевым каналом ионизации и ускорения, имеющей открытый выход, буферной камеры, газоразрядного полого катода, установленного со стороны открытого выхода канала, анода, соосно установленного на входе в канал, и кольцевого газраспределительного устройства, размещенного в буферной камере без перекрытия входа в кольцевой канал. Ускоритель содержит также средства для подачи ионизируемого газа в кольцевое газораспределительное устройство и к полому катоду. A plasma accelerator (engine) with a closed electron drift, which is an analogue of the claimed one, consists of a discharge chamber with an annular ionization and acceleration channel having an open outlet, a buffer chamber, a gas-discharge hollow cathode mounted on the side of the open outlet of the channel, and the anode coaxially mounted at the input to channel, and an annular gas distribution device located in the buffer chamber without blocking the entrance to the annular channel. The accelerator also contains means for supplying ionized gas to the annular gas distribution device and to the hollow cathode.

Магнитная система такого ускорителя содержит пару магнитных полюсов, магнитопровод и источники магнитного поля. Магнитные полюса образуют торец двигателя со стороны открытого выхода из кольцевого канала. Один из магнитных полюсов является внешним, а второй - внутренним. Таким образом, магнитные полюса охватывают разрядную камеру снаружи и изнутри соответственно. Магнитопровод ускорителя содержит торцевую часть, образующую торец ускорителя со стороны буферной камеры, а также центральный цилиндрический сердечник и периферийные стержневые элементы, равномерно расположенные вокруг камер и скрепляющие торцы ускорителя. Первый источник магнитного поля расположен за внешним магнитным полюсом, второй источник - на центральном цилиндрическом сердечнике между внутренним магнитным полюсом и третьим источником, который также размещен на сердечнике в области установки анода и буферной камеры. При этом первый и третий источники магнитного поля снабжены бронирующими элементами. The magnetic system of such an accelerator contains a pair of magnetic poles, a magnetic circuit, and magnetic field sources. Magnetic poles form the end of the motor from the side of the open exit from the annular channel. One of the magnetic poles is external, and the second is internal. Thus, the magnetic poles enclose the discharge chamber from the outside and from the inside, respectively. The accelerator magnetic circuit contains an end portion forming the end of the accelerator from the side of the buffer chamber, as well as a central cylindrical core and peripheral rod elements evenly spaced around the chambers and holding the ends of the accelerator together. The first source of the magnetic field is located behind the external magnetic pole, the second source is on the central cylindrical core between the internal magnetic pole and the third source, which is also located on the core in the installation area of the anode and the buffer chamber. In this case, the first and third sources of the magnetic field are equipped with armoring elements.

Такое выполнение магнитной системы обеспечивает возможность формирования в кольцевом канале преимущественно радиального магнитного поля, градиент которого характеризуется максимальной индукцией на выходе канала, причем его магнитные силовые линии направлены перпендикулярно оси симметрии кольцеобразного канала в области выхода из канала и наклонно в области канала, находящейся вблизи анода. При этом размеры буферной камеры в радиальном и осевом направлениях выбираются большими, чем размер кольцевого канала в радиальном направлении соответственно в 2(±0,2) раза и 1,5(±0,2) раза. This embodiment of the magnetic system makes it possible to form a predominantly radial magnetic field in the annular channel, the gradient of which is characterized by maximum induction at the channel outlet, and its magnetic lines of force are directed perpendicular to the axis of symmetry of the annular channel in the exit region of the channel and obliquely in the channel region located near the anode. In this case, the dimensions of the buffer chamber in the radial and axial directions are selected larger than the size of the annular channel in the radial direction, respectively 2 (± 0.2) times and 1.5 (± 0.2) times.

Такое техническое решение позволило увеличить КПД плазменного ускорителя до 50-70% и уменьшить расходимость пучка ионов (величина полуугла расходимости составляет β ≈ ±15°.Such a technical solution allowed increasing the efficiency of the plasma accelerator to 50-70% and reducing the divergence of the ion beam (the divergence half-angle is β ≈ ± 15 ° .

Однако управлять таким двигателем достаточно сложно, так как формирование требуемой конфигурации магнитного поля осуществляется с помощью трех источников. В этом случае крайне затруднительно достижение в области анода заданной топографии магнитного поля, в том числе значения магнитной индукции поля близкого к нулю. Кроме того, третий источник магнитного поля располагается в такой конструкции в энергонапряженной зоне, что существенно снижает надежность двигателя. Относительно большие размеры буферной камеры, а также наличие трех источников магнитного поля, один из которых примыкает к полюсу, а два других снабжены броней, приводит к увеличению общих габаритов и веса двигателя. Кроме того, в этом случае затрудняется регулировка магнитного поля в буферной и разрядной камерах. However, it is quite difficult to control such an engine, since the formation of the required configuration of the magnetic field is carried out using three sources. In this case, it is extremely difficult to achieve a given topography of the magnetic field in the anode region, including the value of the magnetic induction of the field close to zero. In addition, the third source of the magnetic field is located in such a design in the energy-stressed zone, which significantly reduces the reliability of the engine. The relatively large size of the buffer chamber, as well as the presence of three sources of magnetic field, one of which is adjacent to the pole, and the other two are equipped with armor, leads to an increase in the overall dimensions and weight of the engine. In addition, in this case, it is difficult to adjust the magnetic field in the buffer and discharge chambers.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения по совокупности существенных признаков является плазменный ускоритель с замкнутым дрейфом электронов, содержащий магнитную систему с тремя парами магнитных полюсов (US 4703222 A, МПК-6 H 05 H 1/00, 1987 г.). Известный плазменный ускоритель содержит разрядную камеру с кольцеобразным каналом ионизации и ускорения, выполненную из электроизоляционного материала и имеющую открытый выход, полую буферную камеру, сообщенную со входом кольцеобразного канала, катод, размещенный со стороны открытого выхода канала, и кольцеобразный анод, соосно установленный на входе в канал разрядной камеры. Кольцеобразное газораспределительное устройство размещено в буферной камере без перекрытия входа в кольцеобразный канал и выполнено с отверстиями для подачи ионизируемого газа в буферную камеру в радиальном направлении. Магнитная система известного плазменного ускорителя состоит из источников магнитного поля, магнитропровода и трех пар кольцеобразных магнитных полюсов, расположенных соответственно со стороны внешних и со стороны внутренних стенок разрядной камеры. Первая пара магнитных полюсов охватывает кольцеобразный канал со стороны его открытого выхода и образует торцевую часть ускорителя. В состав магнитопровода входит центральный цилиндрический сердечник, установленный коаксиально каналу разрядной камеры вместе с внутренними магнитными полюсами и источниками магнитного поля, которые размещаются между внутренними магнитными полюсами. Внешние элементы магнитопровода соединяют внешние магнитные полюса. Остальные источники магнитного поля расположены вокруг внешней стенки кольцеобразного канала между внешними магнитными полюсами. The closest analogue of the claimed invention in terms of essential features is a plasma accelerator with a closed electron drift containing a magnetic system with three pairs of magnetic poles (US 4703222 A, IPC-6 H 05 H 1/00, 1987). The known plasma accelerator comprises a discharge chamber with an annular channel of ionization and acceleration made of an insulating material and having an open outlet, a hollow buffer chamber in communication with the entrance of the annular channel, a cathode located on the side of the open outlet of the channel, and a ring-shaped anode coaxially mounted at the entrance to channel of the discharge chamber. The annular gas distribution device is placed in the buffer chamber without blocking the entrance to the annular channel and is made with holes for supplying ionized gas to the buffer chamber in the radial direction. The magnetic system of a known plasma accelerator consists of magnetic field sources, a magnetic wire and three pairs of annular magnetic poles located respectively from the side of the external and from the side of the inner walls of the discharge chamber. The first pair of magnetic poles covers an annular channel from the side of its open exit and forms the end part of the accelerator. The magnetic core includes a central cylindrical core mounted coaxially with the channel of the discharge chamber together with internal magnetic poles and magnetic field sources that are located between the internal magnetic poles. External elements of the magnetic circuit connect the external magnetic poles. The remaining sources of the magnetic field are located around the outer wall of the annular channel between the outer magnetic poles.

Данное выполнение магнитной системы позволяет создать оптимальную для ионизации и ускорения ионов конфигурацию магнитного поля, что обеспечивает повышение газовой эффективности ускорителя и его КПД в целом. This embodiment of the magnetic system allows you to create the optimal magnetic field configuration for ionization and ion acceleration, which ensures an increase in the gas efficiency of the accelerator and its efficiency as a whole.

Кроме того, использование предыонизации в буферной камере ускорителя наряду с повышением эффективности использования рабочего тела обеспечивает регулирование характеристик плазменного ускорителя в широких пределах. In addition, the use of preionization in the buffer chamber of the accelerator, along with an increase in the efficiency of use of the working fluid, provides for the regulation of the characteristics of the plasma accelerator over a wide range.

Однако присущие выбранному наиболее близкому аналогу заявленного изобретения преимущества не исключают тех недостатков, которые были описаны выше применительно к другим известным конструкциям плазменных ускорителей с замкнутым дрейфом электронов. Указанные недостатки касаются, в первую очередь, расходимости ионного пучка, недостаточно высокого КПД, ограниченной надежности, сложности конструкции, достаточно большого веса и больших габаритов плазменного ускорителя, который должен использоваться в составе космической двигательной установки. However, the inherent advantages of the selected closest analogue of the claimed invention do not exclude those disadvantages that have been described above in relation to other known designs of plasma accelerators with closed electron drift. These shortcomings relate primarily to the divergence of the ion beam, insufficiently high efficiency, limited reliability, design complexity, sufficiently large weight and large dimensions of the plasma accelerator, which should be used as part of a space propulsion system.

Сущность изобретения
В основу предлагаемого изобретения положены задачи по упрощению конструкции плазменного ускорителя, снижению его веса и габаритов, уменьшению полуугла расходимости пучка ионов до значения β < ±15° и повышению КПД до 65-72%. Решение этих задач позволит повысить надежность и эффективность работы плазменного ускорителя, его управляемость, а также улучшить массогабаритные характеристики конструкции.SUMMARY OF THE INVENTION
The basis of the present invention is the task of simplifying the design of a plasma accelerator, reducing its weight and dimensions, reducing the half-angle of divergence of the ion beam to β <± 15 ° and increasing the efficiency to 65-72%. The solution to these problems will improve the reliability and efficiency of the plasma accelerator, its controllability, as well as improve the overall dimensions of the structure.

Указанные технические результаты достигаются за счет того, что в плазменном ускорителе с замкнутым дрейфом электронов, содержащем разрядную камеру с кольцеобразным каналом ионизации и ускорения, выполненную из электроизоляционного материала и имеющую открытый выход, полую буферную камеру, сообщенную со входом кольцеобразного канала, катод, размещенный со стороны открытого выхода канала, кольцеобразный анод, соосно установленный на входе в канал разрядной камеры, кольцеобразное газораспределительное устройство, размещенное в буферной камере без перекрытия входа в кольцеобразный канал и выполненное с отверстиями для подачи ионизируемого газа в буферную камеру, и магнитную систему с источниками магнитного поля, магнитропроводом и тремя парами кольцеобразных магнитных полюсов, расположенных соответственно со стороны внешних и со стороны внутренних стенок разрядной камеры, при этом первая пара магнитных полюсов охватывает кольцеобразный канал со стороны его открытого выхода и образует торцевую часть ускорителя, в состав магнитопровода входит центральный цилиндрический сердечник, установленный коаксиально каналу разрядной камеры вместе с внутренними магнитными полюсами и первым источником магнитного поля, размещенным между внутренними магнитными полюсами, и внешние элементы, соединяющие внешние магнитные полюса, а второй источник магнитного поля расположен вокруг внешней стенки кольцеобразного канала между внешними магнитными полюсами, согласно настоящему изобретению, межполюсный зазор второй пары полюсов закрыт кольцевым немагнитным элементом, образующим вместе с указанными полюсами торцевую часть ускорителя со стороны буферной камеры, причем внешний полюс третьей пары магнитных полюсов установлен между буферной камерой и внешним полюсом первой пары, внутренний полюс третьей пары образован на центральном сердечнике и расположен напротив буферной камеры со смещением относительно плоскости внешнего полюса этой же пары полюсов в сторону газораспределителя, первый источник магнитного поля размещен между внутренними полюсами первой и третьей пары, а второй источник магнитного поля установлен между внешними полюсами первой и третьей пары. These technical results are achieved due to the fact that in a plasma accelerator with a closed electron drift containing a discharge chamber with a ring-shaped ionization and acceleration channel, made of electrical insulation material and having an open outlet, a hollow buffer chamber in communication with the entrance of the ring-shaped channel, a cathode placed with side of the channel’s open outlet, an annular anode coaxially mounted at the entrance to the discharge chamber channel, an annular gas distribution device located in a buffer the first chamber without overlapping the entrance to the annular channel and made with holes for supplying ionized gas to the buffer chamber, and a magnetic system with magnetic field sources, a magnetic wire and three pairs of annular magnetic poles located respectively on the side of the external and internal sides of the discharge chamber, with this first pair of magnetic poles covers the annular channel from the side of its open exit and forms the end part of the accelerator, the central cylinder is a part of the magnetic circuit a core installed coaxially with the channel of the discharge chamber together with the internal magnetic poles and the first magnetic field source located between the internal magnetic poles, and external elements connecting the external magnetic poles, and the second magnetic field source is located around the outer wall of the annular channel between the external magnetic poles, according to the present invention, the interpolar gap of the second pair of poles is closed by an annular non-magnetic element, forming together with these poles a torus the accelerator’s central part from the side of the buffer chamber, the outer pole of the third pair of magnetic poles being installed between the buffer chamber and the outer pole of the first pair, the inner pole of the third pair is formed on the central core and opposite the buffer chamber with an offset relative to the plane of the outer pole of the same pair of poles gas distributor, the first source of the magnetic field is located between the inner poles of the first and third pairs, and the second source of the magnetic field is installed between the external poles moat and third pair.

Внутренние диаметры магнитных полюсов из различных пар могут быть выполнены отличными друг от друга для изменения топологии магнитного поля в канале разрядной камеры. The inner diameters of the magnetic poles from different pairs can be made different from each other to change the topology of the magnetic field in the channel of the discharge chamber.

Местоположение внутреннего полюса третьей пары магнитных полюсов преимущественно выбирается из следующего соотношения: a/b=0,4-0,6, где а и b- расстояния от внутреннего полюса третьей пары магнитных полюсов до внешних полюсов соответственно третьей и первой пары. The location of the inner pole of the third pair of magnetic poles is mainly selected from the following ratio: a / b = 0.4-0.6, where a and b are the distances from the inner pole of the third pair of magnetic poles to the outer poles of the third and first pairs, respectively.

Целесообразно также, чтобы размеры буферной камеры были выбраны из следующих соотношений: Dб/Dк=1,1 - 1,2 и Lб/Dк=0,1 - 0,3, где Dб - внешний диаметр буферной камеры, Dк - внешний диаметр кольцеобразного канала разрядной камеры, Lб - длина буферной камеры.It is also advisable that the dimensions of the buffer chamber were selected from the following ratios: D b / D k = 1.1 - 1.2 and L b / D k = 0.1 - 0.3, where D b is the outer diameter of the buffer chamber, D to - the outer diameter of the annular channel of the discharge chamber, L b - the length of the buffer chamber.

Магнитопровод плазменного ускорителя может содержать внешние стержневые элементы, равномерно расположенные вокруг разрядной и буферной камер, с помощью которых осуществляется крепление торцевых частей ускорителя. The plasma accelerator magnetic circuit may contain external rod elements evenly spaced around the discharge and buffer chambers, with the help of which the end parts of the accelerator are fastened.

В качестве катода плазменного ускорителя преимущественно используется полый газоразрядный катод. As the cathode of the plasma accelerator, a hollow gas-discharge cathode is predominantly used.

Целесообразно, чтобы кольцевой анод был установлен с радиальным зазором относительно стенки кольцевого канала. It is advisable that the annular anode be installed with a radial clearance relative to the wall of the annular channel.

Анод может быть механически и электрически соединен с корпусом кольцеобразного газораспределительного устройства и подключен через линию электропитания с положительным полюсом источника постоянного напряжения. The anode can be mechanically and electrically connected to the body of the annular gas distribution device and connected through the power line to the positive pole of the DC voltage source.

Предпочтительно также, чтобы отверстия для подачи ионизируемого газа из газораспределительного устройства в буферную камеру были ориентированы перпендикулярно оси симметрии разрядной камеры и выполнены в стенке корпуса газораспределительного устройства, обращенной к буферной камере. It is also preferable that the holes for supplying ionized gas from the gas distribution device to the buffer chamber are oriented perpendicular to the axis of symmetry of the discharge chamber and are made in the wall of the gas distribution device body facing the buffer chamber.

В состав плазменного ускорителя могут входить автономные средства для подачи ионизируемого газа к катоду и в газораспределительное устройство и система электропитания по меньшей мере с одним источником постоянного напряжения. The plasma accelerator may include autonomous means for supplying ionized gas to the cathode and to a gas distribution device and power supply system with at least one constant voltage source.

В качестве источников магнитного поля предпочтительно использование электромагнитных катушек. As sources of a magnetic field, it is preferable to use electromagnetic coils.

Краткое описание чертежей
Далее изобретение поясняется описанием конкретного примера его осуществления и прилагаемыми чертежами, на которых изображено следующее:
на фиг. 1 - продольный разрез плазменного ускорителя согласно настоящему изобретению;
на фиг. 2 - фрагмент продольного разреза плазменного ускорителя в другом варианте исполнения;
на фиг. 3 - поперечный разрез плазменного ускорителя, изображенного на фиг. 2, в области размещения газораспределительного устройства в буферной камере.Brief Description of the Drawings
The invention is further illustrated by the description of a specific example of its implementation and the accompanying drawings, which depict the following:
in FIG. 1 is a longitudinal section of a plasma accelerator according to the present invention;
in FIG. 2 is a fragment of a longitudinal section of a plasma accelerator in another embodiment;
in FIG. 3 is a cross-sectional view of the plasma accelerator of FIG. 2, in the field of placement of the gas distribution device in the buffer chamber.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Патентуемый плазменный ускоритель с замкнутым дрейфом электронов содержит (см. фиг. 1 и 3) разрядную камеру 1 с кольцеобразным каналом 2 ионизации и ускорения, имеющую открытый выход. С каналом 2 со стороны его входа сообщается полость буферной камеры 3. Обе камеры выполнены из электроизоляционного материала. Со стороны открытого выхода из кольцевого канала 2 установлен газоразрядный полый катод 4, а на входе в кольцеобразный канал 2 - кольцеобразный анод 5. Катод 4 и анод 5 соответственно подключены к отрицательному и положительному полюсам источника постоянного напряжения 6, образуя цепь электропитания. В полости буферной камеры 3 размещено кольцеобразное газораспределительное устройство 7 без перекрытия входа в кольцеобразный канал 2.Information confirming the possibility of carrying out the invention
Patented plasma accelerator with a closed electron drift contains (see Fig. 1 and 3) a discharge chamber 1 with an annular channel 2 of ionization and acceleration, with an open output. The cavity of the buffer chamber 3 is connected with the channel 2 from the side of its entrance. Both chambers are made of insulating material. From the side of the open exit from the annular channel 2, a gas-discharge hollow cathode 4 is installed, and at the entrance to the annular channel 2, an annular anode 5. The cathode 4 and anode 5 are respectively connected to the negative and positive poles of the constant voltage source 6, forming a power circuit. An annular gas distribution device 7 is placed in the cavity of the buffer chamber 3 without blocking the entrance to the annular channel 2.

Ионизируемый газ подается в полый катод 4 и в газораспределитеьное устройство 7 от отдельных или от общего источника сжатого газа. В качестве рабочего ионизируемого газа используется инертный газ, в рассматриваемом случае ксенон (Xe). В кольцевом газораспределительном устройстве 7 выполнено входное отверстие 8 для подачи в него ионизируемого газа посредством подводящей трубки 9. Ионизируемый газ подается в буферную камеру через отверстия 10, которые ориентированы перпендикулярно оси симметрии разрядной камеры 1 (см. фиг. 3) и выполнены в стенках корпуса газораспределительного устройства 7, обращенной к полости буферной камеры 3, по окружности максимального диаметра. Выполнение отверстий для подвода ионизируемого газа в буферную камеру 3 радиально направленными способствует созданию равномерной по плотности рабочего газа зоны, занимающей практически весь объем буферной камеры. The ionized gas is supplied to the hollow cathode 4 and to the gas distribution device 7 from separate or from a common source of compressed gas. An inert gas is used as a working ionized gas, in this case xenon (Xe). An inlet 8 is made in the annular gas distribution device 7 for supplying ionized gas into it by means of a supply tube 9. The ionized gas is supplied to the buffer chamber through openings 10 that are oriented perpendicular to the axis of symmetry of the discharge chamber 1 (see Fig. 3) and are made in the walls of the housing gas distribution device 7, facing the cavity of the buffer chamber 3, around the circumference of the maximum diameter. The holes for supplying ionized gas into the buffer chamber 3 radially directed contributes to the creation of a uniform density of the working gas zone, occupying almost the entire volume of the buffer chamber.

Магнитное поле в полостях буферной 3 и разрядной камер создается с помощью магнитной системы, включающей центральный цилиндрический сердечник 11 и магнитопроводящие стержневые элементы 12, образующие магнитопровод плазменного ускорителя, три пары магнитных полюсов 13, 14, 15, 16, 18 и 19 с кольцевым немагнитным элементом 17 и два источника магнитного поля 20 и 21. The magnetic field in the cavities of the buffer 3 and discharge chambers is created using a magnetic system including a central cylindrical core 11 and magnetically conducting rod elements 12, forming a plasma accelerator magnetic circuit, three pairs of magnetic poles 13, 14, 15, 16, 18 and 19 with a ring non-magnetic element 17 and two sources of magnetic field 20 and 21.

Кольцеобразный анод 5 в одном из вариантов исполнения плазменного ускорителя устанавливается с радиальным зазором Δ (см. фиг. 2) относительно стенки канала 2 путем механического соединения, с помощью жестких перемычек 22, с корпусом газораспределительного устройства 7. Выполнение перемычек 22 из электропроводного материала обеспечивает электрическое соединение анода с линией электропитания от положительного полюса источника постоянного напряжения 6. Такая конструкция анода обеспечивает дополнительную возможность токопереноса через поверхность анода, обращенную к стенке канала, на которой не происходит образование непроводящих пленок за счет перенапыления материала стенки канала или попадания в канал элементов, из которых состоят стенки камеры или мишени. The ring-shaped anode 5 in one embodiment of the plasma accelerator is installed with a radial clearance Δ (see Fig. 2) relative to the channel 2 wall by mechanical connection, using hard jumpers 22, with the gas distribution device body 7. Making jumpers 22 made of electrically conductive material provides electrical connection of the anode to the power line from the positive pole of the DC voltage source 6. This design of the anode provides an additional possibility of current transfer through The surface of the anode facing the channel wall, on which the formation of non-conductive films does not occur due to overspray of the material of the channel wall or the entry into the channel of the elements that make up the walls of the chamber or target.

Внешние стержневые элементы 12 равномерно расположены вокруг камер 1 и 3 по окружности и скрепляют торцевые части плазменного ускорителя. Торец ускорителя со стороны открытого выхода из канала 2 образован внешним 13 и внутренним 14 магнитными полюсами первой пары, которые охватывают разрядную камеру 1 снаружи и изнутри, соответственно. Закрытый торец ускорителя со стороны буферной камеры 3 образован внешним 15 и внутренним 16 магнитными полюсами второй пары полюсов вместе с кольцевым немагнитным элементом 17, установленным между ними в межполюсном зазоре. Внутренние магнитные полюса 14 и 16 установлены на сердечнике 11, а внешние полюса 13 и 15 скреплены стержневыми элементами 12. Внешний магнитный полюс 18 третьей пары полюсов также установлен на стержневых элементах 12 - между внешними полюсами 13 и 15. Внутренний магнитный полюс 19 третьей пары полюсов образован соосным кольцевым выступом на центральном сердечнике 11 и расположен напротив буферной камеры 3 со смещением относительно плоскости внешнего полюса 18 этой же пары полюсов в сторону газораспределителя 7. Внутренние магнитные полюса 14, 16 и 19 могут быть выполнены в виде единого элемента конструкции вместе с центральных сердечником 11. The outer rod elements 12 are evenly spaced around the chambers 1 and 3 around the circumference and fasten the end parts of the plasma accelerator. The end face of the accelerator from the side of the open exit from the channel 2 is formed by the external 13 and internal 14 magnetic poles of the first pair, which cover the discharge chamber 1 from the outside and from the inside, respectively. The closed end face of the accelerator from the side of the buffer chamber 3 is formed by the external 15 and internal 16 magnetic poles of the second pair of poles together with an annular non-magnetic element 17 installed between them in the interpolar gap. The inner magnetic poles 14 and 16 are mounted on the core 11, and the outer poles 13 and 15 are fastened by the rod elements 12. The outer magnetic pole 18 of the third pair of poles is also mounted on the rod elements 12 - between the outer poles 13 and 15. The inner magnetic pole 19 of the third pair of poles formed by a coaxial annular protrusion on the central core 11 and is located opposite the buffer chamber 3 with an offset relative to the plane of the outer pole 18 of the same pair of poles towards the gas distributor 7. Internal magnetic poles of 14, 16 and 19 m Gut be formed as a single structural unit together with the central core 11.

Источники магнитного поля установлены следующим образом: первый источник 20 размещен вокруг разрядной камеры 1 между внешними магнитными полюсами 13 и 18 первой и третьей пар полюсов, второй источник 21 установлен на центральном сердечнике 11 между внутренними магнитными полюсами 14 и 19 первой и третьей пар полюсов. The magnetic field sources are installed as follows: the first source 20 is placed around the discharge chamber 1 between the external magnetic poles 13 and 18 of the first and third pairs of poles, the second source 21 is installed on the central core 11 between the internal magnetic poles 14 and 19 of the first and third pole pairs.

Для формирования в полостях буферной 3 и разрядной 1 камер оптимальной конфигурации силовых линий магнитного поля должны быть соблюдены следующие требования при выборе размеров буферной камеры и расположения магнитных полюсов. Положение внутреннего полюса 19 и внешнего полюса 18 третьей пары магнитных полюсов выбираются из соотношения: a/b=0,4-0,6, где a - расстояние от внутреннего полюса 19 до внешнего полюса 18, b - расстояния от внутреннего полюса 19 до внешнего полюса 13 первой пары полюсов. Размеры буферной камеры 3 выбираются из соотношений: Dб/Dк=1,1 - 1,2 и Lб/Dк=0,1 - 0,3, где Dб - внешний диаметр буферной камеры 3, Dк - внешний диаметр кольцеобразного канала 2 разрядной камеры 1, Lб - длина буферной камеры 3.To form the optimal configuration of magnetic field lines in the cavities of buffer 3 and bit 1 chambers, the following requirements must be met when choosing the sizes of the buffer chamber and the location of the magnetic poles. The position of the inner pole 19 and the outer pole 18 of the third pair of magnetic poles are selected from the ratio: a / b = 0.4-0.6, where a is the distance from the inner pole 19 to the outer pole 18, b is the distance from the inner pole 19 to the outer poles 13 of the first pair of poles. The dimensions of the buffer chamber 3 are selected from the ratios: D b / D k = 1.1 - 1.2 and L b / D k = 0.1 - 0.3, where D b - the outer diameter of the buffer chamber 3, D k - external the diameter of the annular channel 2 of the discharge chamber 1, L b - the length of the buffer chamber 3.

Конструкция шестиполюсной магнитной системы плазменного ускорителя позволяет создать путем подбора внутренних диаметров магнитных полюсов и взаимного расположения полюсов 18 и 19 третьей пары требуемую конфигурацию магнитного поля, которая характеризуется заданным градиентом поля (не менее 100 Э/см) от нулевого значения в области размещения анода до максимального значения на выходе из кольцеобразного канала 2 и углом между ветвями сепаратрис силовых линий поля, равным примерно 90o, причем сепаратрисы пересекают стенки канала 2 под углом примерно 45o. Такая конфигурация магнитного поля обеспечивает создание фокусирующей ионы геометрии магнитных силовых линий в выходной части канала 2 и положительного градиента магнитного поля от анода до выхода из канала. Причем вблизи анода создается магнитное поле с направлением сепаратрис под углом 45o, что обеспечивает условия для отрыва потока ионов от стенок канала и его фокусировку на срединную поверхность разрядной камеры.The design of the six-pole magnetic system of the plasma accelerator allows you to create the desired magnetic field configuration by selecting the internal diameters of the magnetic poles and the relative positions of the poles 18 and 19 of the third pair, which is characterized by a given field gradient (at least 100 E / cm) from zero to the maximum values at the outlet of the annular channel and the angle between the two branches of the separatrix field lines of approximately 90 o, wherein the separatrix channel walls intersect at an angle 2 rimerno 45 o. This configuration of the magnetic field ensures the creation of ion-focusing geometry of magnetic lines of force in the output part of channel 2 and a positive gradient of the magnetic field from the anode to the exit from the channel. Moreover, a magnetic field is created near the anode with the separatrix direction at an angle of 45 ° , which provides conditions for the separation of the ion flux from the channel walls and its focusing on the middle surface of the discharge chamber.

Кольцевой анод 5 (фиг. 1) может быть размещен, непосредственно примыкая ко входу в кольцеобразный канал 2. В этом случае возможно перенапыление материала изоляционных стенок камеры 1 под действием ионной бомбардировки. В результате этого, как показал эксперимент, на поверхности анода 5 может образоваться непроводящая пленка. Поэтому целесообразно для сохранения активной поверхности кольцевого анода 5 установить его с радиальным зазором Δ относительно стенки кольцеобразного канала 2. При выборе величины зазора следует иметь в виду, что большое выдвижение анода 5 в радиальном направлении в поток плазмы будет приводить к его эрозии за счет ионной бомбардировки и нарушению целостности потока. Чрезмерное уменьшение зазора, в свою очередь, затруднит возможность токопереноса через поверхность анода 5, обращенную к стенке канала 2. The annular anode 5 (Fig. 1) can be placed directly adjacent to the entrance to the annular channel 2. In this case, it is possible to over-spray the material of the insulating walls of the chamber 1 under the influence of ion bombardment. As a result of this, as shown by the experiment, a non-conductive film may form on the surface of the anode 5. Therefore, it is advisable to maintain the active surface of the annular anode 5 to establish it with a radial gap Δ relative to the wall of the annular channel 2. When choosing the gap value, it should be borne in mind that a large extension of the anode 5 in the radial direction into the plasma stream will lead to its erosion due to ion bombardment and violation of the integrity of the stream. Excessive reduction of the gap, in turn, will make it difficult to carry through the surface of the anode 5 facing the channel wall 2.

Установка кольцеобразного анода 5 с зазором относительно стенки канала 2 может быть осуществлена путем его механического соединения посредством жестких перемычек 22 (см. фиг. 2) с корпусом газораспределительного устройства 7. Выполнение перемычек 22 из электропроводного материала делает возможным электрическое соединение газораспределителя 7 с анодом 5 и, соответственно, с линией электропитания от положительного полюса источника постоянного напряжения 6. The installation of a ring-shaped anode 5 with a gap relative to the wall of the channel 2 can be carried out by means of its mechanical connection via rigid jumpers 22 (see Fig. 2) with the body of the gas distribution device 7. The implementation of jumpers 22 made of electrically conductive material makes it possible to electrically connect the gas distributor 7 to the anode 5 and , respectively, with the power line from the positive pole of the DC voltage source 6.

В качестве источников магнитного поля в рассматриваемом примере используются электромагнитные катушки 20 и 21, хотя возможно и комбинированное использование катушек и постоянных магнитов с точкой Кюри, превышающей рабочую температуру при включении плазменного ускорителя. Кроме того, постоянные магниты могут использоваться в качестве единственных источников магнитного поля. In this example, electromagnetic coils 20 and 21 are used as magnetic field sources, although combined use of coils and permanent magnets with a Curie point exceeding the operating temperature when turning on the plasma accelerator is also possible. In addition, permanent magnets can be used as the only sources of magnetic field.

Выбор вариантов выполнения источников магнитного поля определяется исходя из размеров и мощности двигателя, а также его компоновкой с другими бортовыми устройствами. Первый источник магнитного поля 20 может быть выполнен в виде нескольких последовательно включенных электромагнитных катушек, каждая их которых устанавливается на соответствующем стержневом элементе 12. Кроме того, для нейтрализации потока ионов со стороны открытого выхода из кольцеобразного канала 2 могут быть установлены один или несколько газоразрядных катодов 4. Возможно также размещение катода 4 внутри центрального цилиндрического сердечника 11 со стороны открытого выхода канала 1. The choice of embodiments of the magnetic field sources is determined based on the size and power of the engine, as well as its layout with other on-board devices. The first magnetic field source 20 can be made in the form of several series-connected electromagnetic coils, each of which is mounted on the corresponding rod element 12. In addition, one or more gas-discharge cathodes 4 can be installed to neutralize the ion flow from the open outlet from the annular channel 2 It is also possible to place the cathode 4 inside the central cylindrical core 11 from the side of the open outlet of the channel 1.

Работа патентуемого плазменного ускорителя с замкнутым дрейфом электронов осуществляется следующим образом. The patented plasma accelerator with a closed electron drift is as follows.

Магнитное поле создается с помощью источников магнитного поля 20 и 21 и других элементов магнитной системы. При подаче инертного рабочего газа, в рассматриваемом случае ксенона, в предварительно включенный накальный катод 4 и в кольцеобразное газораспределительное устройство 7 между разрядными электродами зажигается электрический разряд. Электроны, эмиттируемые катодом 4, под действием электрического поля попадают в канал 2. Величина магнитного поля в канале 2 подбирается такой, чтобы эмиттируемые катодом 4 электроны были замагничены, то есть, чтобы ларморовский радиус электронов ReΛ был много меньше длины канала Lк и ширины канала bк, а ионы - не замагничены, иными словами должно выполняться условие: RiΛ > Lк. Поэтому в канале ионы движутся преимущественно под действием электрического поля, а электроны дрейфуют по азимуту в скрещенных электрическом и магнитном полях.The magnetic field is created using magnetic field sources 20 and 21 and other elements of the magnetic system. When an inert working gas, in the case of xenon, is supplied, an electric discharge is ignited between the discharge electrodes in the previously included glow cathode 4 and in the annular gas distribution device 7. The electrons emitted by cathode 4, under the influence of an electric field, enter channel 2. The magnitude of the magnetic field in channel 2 is selected so that the electrons emitted by cathode 4 are magnetized, that is, the Larmor radius of the electrons R e Λ is much less than the channel length L to and the channel width b k , and the ions are not magnetized, in other words, the condition must be satisfied: R i Λ> L k . Therefore, ions in the channel move mainly under the influence of an electric field, and electrons drift in azimuth in crossed electric and magnetic fields.

Нейтральные атомы рабочего газа, выходящие из кольцеобразного газораспределительного устройства 7, сталкиваясь с электронами, ионизируются вблизи анода 5 и в облаке электронов, вращающихся под действием скрещенных электрического и магнитного полей. Образовавшиеся ионы подхватываются электрическим полем, ускоряются в нем и покидают канал 2, а электроны, образующиеся во время ионизации, возвращаются на анод 5. Заряд электронов, поступающих на анод 5, переносится через линию электропитания на катод 4, из которого эмиттируются электроны, нейтрализующие поток ускоряемых ионов. В результате этого процесса ионы и электроны покидают канал ускорителя. Поскольку ускорение ионов в ускорителе происходит в облаке электронов, которое компенсирует объемный заряд ионов, то становится возможным исключение ограничений, связанных с объемным зарядом ускоряемого потока ионов. The neutral atoms of the working gas emerging from the annular gas distribution device 7, colliding with electrons, are ionized near the anode 5 and in a cloud of electrons rotating under the influence of crossed electric and magnetic fields. The resulting ions are picked up by the electric field, accelerated in it and leave channel 2, and the electrons generated during ionization are returned to the anode 5. The charge of the electrons entering the anode 5 is transferred through the power line to the cathode 4, from which the electrons neutralizing the flux are emitted accelerated ions. As a result of this process, ions and electrons leave the accelerator channel. Since the acceleration of ions in the accelerator takes place in an electron cloud, which compensates for the space charge of ions, it becomes possible to eliminate the limitations associated with the space charge of the accelerated ion flow.

Исходной предпосылкой, положенной в основу работы патентуемого плазменного ускорителя с замкнутым дрейфом электронов, является создание в канале ионизации и ускорения определенного рельефа электрического потенциала. Электрическое поле должно удовлетворять, как минимум, двум условиям: во-первых, оно должно быть макроустойчивым, и, во-вторых, эквипотенциали поля должны быть выпуклыми в сторону анода 5. Только в этом случае будет обеспечиваться "фокусировка" ионного потока, то есть отжатие ускоряемых ионов от стенок камеры на середину канала (срединную поверхность). Макроустойчивость электрического поля обеспечивается за счет создания магнитного поля, нарастающего от анода 5 к выходной поверхности канала 2 и проводимостью канала 2 для электронов, образующихся при ионизации. Такая проводимость обеспечивается различными механизмами: классической проводимостью, пристеночной проводимостью, высокочастотными колебаниями. The initial premise underlying the operation of the patented plasma accelerator with a closed electron drift is the creation of an electric potential in the ionization channel and acceleration of a certain relief. The electric field must satisfy at least two conditions: firstly, it must be macrostable, and secondly, the equipotentials of the field must be convex towards the anode 5. Only in this case will the "focusing" of the ion flow be ensured, that is squeezing accelerated ions from the chamber walls to the middle of the channel (middle surface). Macrostability of the electric field is ensured by creating a magnetic field growing from the anode 5 to the output surface of channel 2 and the conductivity of channel 2 for electrons generated by ionization. Such conductivity is provided by various mechanisms: classical conductivity, parietal conductivity, high-frequency oscillations.

Возможность создания электрического поля, выпуклого в сторону анода 5 и фокусирующего ионы на середину канала 2, связано с эквипотенциализацией магнитных силовых линий. Сущность этого процесса состоит в том, что для плазменного ускорителя с замкнутым дрейфом электронов уравнение движения электронов имеет следующий вид:
0 = ▽Pe+eE+1/c•[VeH]; E = -gradΦ,
где ▽Pe - градиент электронного давления;
e - заряд электрона;
E - напряженность электрического поля;
Ve - скорость электронов;
H - напряженность магнитного поля;
Φ - потенциал электрического поля.The possibility of creating an electric field convex towards the anode 5 and focusing the ions in the middle of channel 2 is associated with equipotentialization of magnetic field lines. The essence of this process is that for a plasma accelerator with a closed electron drift, the equation of electron motion has the following form:
0 = ▽ P e + eE + 1 / c • [V e H]; E = -gradΦ,
where ▽ P e is the gradient of electron pressure;
e is the electron charge;
E is the electric field strength;
V e is the electron velocity;
H is the magnetic field strength;
Φ is the electric field potential.

Интегрирование этого уравнения вдоль магнитной силовой линии дает следующее выражение;

Figure 00000002

где Ф*(γ) - постоянная величина потенциала вдоль магнитной силовой линии, называемая термализованным потенциалом;
Ф(χ) - электрический потенциал;
Te - электронная температура;
k - постоянная Больцмана;
ne - концентрация электронов в разряде;
ne(γ) - характеристика концентрации электронов на данной силовой линии магнитного поля (нормировочная величина).Integration of this equation along the magnetic field line gives the following expression;
Figure 00000002

where Ф * (γ) is a constant value of the potential along the magnetic field line, called the thermalized potential;
Ф (χ) - electric potential;
T e is the electron temperature;
k is the Boltzmann constant;
n e is the concentration of electrons in the discharge;
n e (γ) is the characteristic of the electron concentration on a given magnetic field line (normalization value).

Из последнего уравнения видно, что магнитные силовые линии являются эквипотенциалями, если Te→ 0 или ne= ne(γ). Если эти условия выполнены, то достаточно создать магнитные силовые линии выпуклыми в сторону анода 5, чтобы получить нужную геометрию эквипотенциалей электрического поля. Следовательно, для создания плазменного ускорителя с высокими характеристиками при его работе должны выполняться следующие условия: во-первых, следует обеспечить равномерность плотности потока ионов (и, следовательно, нейтральных частиц) вблизи анода, что ослабляет влияние на процесс составляющей ▽Pe, и, во-вторых, созданию предельно выпуклой в направлении к аноду геометрии магнитных силовых линий. Особенно важно для этого обеспечить необходимую фокусировку ионов в зоне ионизации, где их скорость мала.It can be seen from the last equation that magnetic field lines are equipotential if T e → 0 or n e = n e (γ). If these conditions are met, it is enough to create magnetic lines of force convex towards the anode 5 to obtain the desired geometry of the electric field equipotentials. Therefore, to create a plasma accelerator with high characteristics, the following conditions must be met during its operation: firstly, it is necessary to ensure uniform density of the ion flux density (and, therefore, neutral particles) near the anode, which weakens the influence of the component ▽ P e on the process, and, secondly, the creation of extremely convex towards the anode geometry of the magnetic field lines. It is especially important for this to ensure the necessary focusing of ions in the ionization zone, where their speed is low.

Это можно легко сделать, создав вблизи анода магнитное поле с нулевым значением индукции, а перед входом в канал создать буферный объем с расположенным в нем газораспределительным устройством 7. Использование этих элементов создает предпосылки для отрыва потока ионов от стенок канала в зоне ускорения. Применение буферной камеры 3 позволяет добиться однородности поступающего в канал потока нейтральных частиц, а следовательно, и ионов. This can be easily done by creating a magnetic field near the anode with a zero value of induction, and before entering the channel, create a buffer volume with a gas distribution device 7. The use of these elements creates the prerequisites for the separation of the ion flux from the channel walls in the acceleration zone. The use of the buffer chamber 3 allows to achieve uniformity of the flow of neutral particles entering the channel, and consequently, ions.

Хотя использование буферной камеры в плазменном ускорителе данного типа известно (см. например, аналоги FR 2693770 A1 и US 4703222 A), однако необходимая для фокусировки потока ионов конфигурация магнитного поля, характеризующаяся, в основном, тремя параметрами - положением нулевого значения индукции магнитного поля, ориентацией сепаратрис магнитных силовых линий поля и изменением напряженности магнитного поля вдоль канала разрядной камеры, - достигалась в известных решениях путем выбора положения трех и более источников магнитного поля, а также изменением величины тока в них. Смещение нулевой точки магнитного поля вдоль оси симметрии канала разрядной камеры в известных решениях достигалось смещением источников магнитного поля вдоль оси и по радиусу канала и изменением тока в них. Изменение наклона сепаратрис обеспечивалось за счет изменения относительного положения источников магнитного поля вдоль оси симметрии канала. А изменение величины магнитного поля по длине канала достигалось изменением величины тока, протекающего через электромагнитные катушки - источники поля. Although the use of a buffer chamber in a plasma accelerator of this type is known (see, for example, analogues FR 2693770 A1 and US 4703222 A), however, the magnetic field configuration necessary for focusing the ion flux is characterized mainly by three parameters — the position of the zero value of the magnetic field induction, the orientation of the separatrices of the magnetic field lines of force and the change in the magnetic field along the channel of the discharge chamber, was achieved in known solutions by choosing the position of three or more sources of the magnetic field, as well as by changing the current in them. The shift of the zero point of the magnetic field along the axis of symmetry of the channel of the discharge chamber in known solutions was achieved by displacing the sources of the magnetic field along the axis and along the radius of the channel and changing the current in them. A change in the slope of the separatrices was ensured by changing the relative position of the magnetic field sources along the channel axis of symmetry. A change in the magnitude of the magnetic field along the length of the channel was achieved by changing the magnitude of the current flowing through electromagnetic coils - field sources.

При работе патентуемого плазменного ускорителя требуемая топология магнитного поля, близкая к идеальной, достигается более простым и эффективным конструктивным решением, за счет чего появилась возможность использовать для решения этой задачи лишь два источника магнитного поля. Это было достигнуто путем оптимального расположения третьей пары магнитных полюсов, позволяющего наиболее простым способом создать выпуклые магнитные силовые линии у стенок канала разрядной камеры в его выходной части. When the patented plasma accelerator is operating, the required magnetic field topology, close to ideal, is achieved by a simpler and more effective constructive solution, due to which it is possible to use only two magnetic field sources to solve this problem. This was achieved by the optimal arrangement of the third pair of magnetic poles, which allows the most simple way to create convex magnetic lines of force near the walls of the channel of the discharge chamber in its output part.

В результате проведенных экспериментов было установлено, что требуемый профиль магнитного поля в буферной камере 3 организуется путем оптимизации ее размеров согласно приведенным выше соотношениям. Наклон сепаратрис и выпуклость магнитных силовых линий корректируется положением внешнего 18 и внутреннего 19 магнитных полюсов третьей пары. Такое конструктивное выполнение определяет создание близкой к идеальной (для управления формой ускоряемого потока ионов) конфигурации магнитного поля, при этом из энергонапряженной зоны внутреннего магнитопровода исключаются излишние источники магнитного поля. Данные возможности позволили упростить конструкцию плазменного ускорителя, снизить его вес и габариты, уменьшить полуугол расходимости пучка ионов до значения <±15 и повысить КПД до 65-72%. Решение указанных поставленных задач, в свою очередь, обеспечивает достижение при использовании изобретения технических результатов, которые заключаются в повышении надежности и эффективности работы плазменного ускорителя, его управляемости, а также в улучшении массогабаритных характеристик конструкции ускорителя. As a result of the experiments, it was found that the required magnetic field profile in the buffer chamber 3 is organized by optimizing its size in accordance with the above ratios. The slope of the separatrices and the convexity of the magnetic field lines is adjusted by the position of the external 18 and internal 19 magnetic poles of the third pair. Such a constructive implementation determines the creation of a magnetic field configuration close to ideal (for controlling the shape of the accelerated ion flow), while unnecessary sources of the magnetic field are excluded from the energy-stressed zone of the internal magnetic circuit. These capabilities made it possible to simplify the design of the plasma accelerator, reduce its weight and dimensions, reduce the half-angle of divergence of the ion beam to <± 15, and increase the efficiency to 65-72%. The solution of these tasks, in turn, ensures the achievement of the technical results when using the invention, which are to increase the reliability and efficiency of the plasma accelerator, its controllability, as well as to improve the overall dimensions of the accelerator design.

Промышленная применимость
Плазменный ускоритель с замкнутым дрейфом электронов согласно патентуемому изобретению может использоваться, в первую очередь, в космической технике в качестве исполнительного органа электрореактивной двигательной установки. Кроме того, плазменный ускоритель может применяться в научных исследованиях, для моделирования направленных плазменных потоков.Industrial applicability
The plasma electron accelerator with a closed electron drift according to the patented invention can be used, first of all, in space technology as an actuator of an electric propulsion system. In addition, a plasma accelerator can be used in scientific research to simulate directed plasma flows.

Патентуемый плазменный ускоритель может также использоваться в технологических процессах обработки материалов и изделий, в том числе для ионной обработки полупроводниковых подложек. Patented plasma accelerator can also be used in technological processes of processing materials and products, including for ion processing of semiconductor substrates.

Claims (11)

1. Плазменный ускоритель с замкнутым дрейфом электронов, содержащий разрядную камеру с кольцеобразным каналом ионизации и ускорения, выполненную из электроизоляционного материала и имеющую открытый выход, полую буферную камеру, сообщенную со входом кольцеобразного канала, катод, размещенный со стороны открытого выхода канала, кольцеобразный анод, соосно установленный на входе в канал разрядной камеры, кольцеобразное газораспределительное устройство, размещенное в буферной камере без перекрытия входа в кольцеобразный канал и выполненное с отверстиями для подачи ионизируемого газа в буферную камеру, и магнитную систему с источниками магнитного поля, магнитопроводом и тремя парами кольцеобразных магнитных полюсов, расположенных соответственно со стороны внешних и со стороны внутренних стенок разрядной камеры, при этом первая пара магнитных полюсов охватывает кольцеобразный канал со стороны его открытого выхода и образует торцевую часть ускорителя, в состав магнитопровода входит центральный цилиндрический сердечник, установленный коаксиально каналу разрядной камеры вместе с внутренними магнитными полюсами и первым источником магнитного поля, размещенным между внутренними магнитными полюсами, и внешние элементы, соединяющие внешние магнитные полюса, а второй источник магнитного поля расположен вокруг внешней стенки кольцеобразного канала между внешними магнитными полюсами, отличающийся тем, что межполюсный зазор второй пары полюсов закрыт кольцевым немагнитным элементом, образующим вместе с указанными полюсами торцевую часть ускорителя со стороны буферной камеры, причем внешний полюс третьей пары магнитных полюсов установлен между буферной камерой и внешним полюсом первой пары, внутренний полюс третьей пары образован на центральном сердечнике и расположен напротив буферной камеры со смещением относительно плоскости внешнего полюса этой же пары полюсов в сторону газораспределителя, первый источник магнитного полюса размещен между внутренними полюсами первой и третьей пары, а второй источник магнитного поля установлен между внешними полюсами первой и третьей пары. 1. Plasma accelerator with a closed electron drift, containing a discharge chamber with a ring-shaped channel of ionization and acceleration, made of electrical insulation material and having an open outlet, a hollow buffer chamber in communication with the entrance of the ring-shaped channel, a cathode located on the side of the open channel output, a ring-shaped anode, coaxially mounted at the entrance to the channel of the discharge chamber, an annular gas distribution device located in the buffer chamber without blocking the entrance to the annular channel and openings with holes for supplying ionized gas to the buffer chamber, and a magnetic system with magnetic field sources, a magnetic circuit and three pairs of annular magnetic poles located respectively from the outer and from the inner walls of the discharge chamber, while the first pair of magnetic poles encloses an annular channel with the side of its open exit and forms the end part of the accelerator, the magnetic core includes a central cylindrical core mounted coaxially with the channel of the discharge chamber a blackboard together with the internal magnetic poles and the first magnetic field source located between the internal magnetic poles, and the external elements connecting the external magnetic poles, and the second magnetic field source is located around the outer wall of the annular channel between the external magnetic poles, characterized in that the second-pole gap the pair of poles is closed by an annular non-magnetic element, which forms, together with the indicated poles, the end part of the accelerator from the side of the buffer chamber, and the outer pole rubs a pair of magnetic poles is installed between the buffer chamber and the outer pole of the first pair, the inner pole of the third pair is formed on the central core and is opposite the buffer chamber with an offset relative to the plane of the outer pole of the same pair of poles towards the gas distributor, the first source of the magnetic pole is placed between the inner poles of the first and a third pair, and a second source of magnetic field is installed between the outer poles of the first and third pairs. 2. Плазменный ускоритель по п.1, отличающийся тем, что внутренние диаметры магнитных полюсов из различных пар выполнены отличными друг от друга. 2. The plasma accelerator according to claim 1, characterized in that the inner diameters of the magnetic poles of the various pairs are made different from each other. 3. Плазменный ускоритель по п.1, отличающийся тем, что местоположение внутреннего полюса третьей пары магнитных полюсов выбирается из следующего соотношения: a/b = 0,4 - 0,6, где a и b - расстояния от внутреннего полюса третьей пары магнитных полюсов до внешних полюсов соответственно третьей и первой пары. 3. The plasma accelerator according to claim 1, characterized in that the location of the inner pole of the third pair of magnetic poles is selected from the following ratio: a / b = 0.4 - 0.6, where a and b are the distances from the inner pole of the third pair of magnetic poles to the outer poles of the third and first pair, respectively. 4. Плазменный ускоритель по п.1, отличающийся тем, что размеры буферной камеры выбраны из соотношений: Dб/Dк = 1,1 - 1,2 и Lб/Dк = 0,1 - 0,3, где Dб - внешний диаметр буферной камеры, Dк - внешний диаметр кольцеобразного канала разрядной камеры, Lб - длина буферной камеры.4. The plasma accelerator according to claim 1, characterized in that the dimensions of the buffer chamber are selected from the ratios: D b / D k = 1.1 - 1.2 and L b / D k = 0.1 - 0.3, where D b - the outer diameter of the buffer chamber, D to - the outer diameter of the annular channel of the discharge chamber, L b - the length of the buffer chamber. 5. Плазменный ускоритель по п.1, отличающийся тем, что магнитопровод содержит внешние стержневые элементы, равномерно расположенные вокруг разрядной и буферной камер, с помощью которых осуществляется крепление торцевых частей ускорителя. 5. The plasma accelerator according to claim 1, characterized in that the magnetic circuit contains external rod elements evenly spaced around the discharge and buffer chambers, by means of which the end parts of the accelerator are fastened. 6. Плазменный ускоритель по п.1, отличающийся тем, что в качестве катода используется полый газоразрядный катод. 6. The plasma accelerator according to claim 1, characterized in that the hollow gas-discharge cathode is used as the cathode. 7. Плазменный ускоритель по п.1, отличающийся тем, что кольцевой анод установлен с радиальным зазором относительно стенки кольцевого канала. 7. The plasma accelerator according to claim 1, characterized in that the annular anode is installed with a radial clearance relative to the wall of the annular channel. 8. Плазменный ускоритель по п.1 или 7, отличающийся тем, что анод механически и электрически соединен с корпусом кольцеобразного газораспределительного устройства и подключен через линию электропитания с положительным полюсом источника постоянного напряжения. 8. The plasma accelerator according to claim 1 or 7, characterized in that the anode is mechanically and electrically connected to the casing of the annular gas distribution device and connected via a power line to the positive pole of the DC voltage source. 9. Плазменный ускоритель по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что отверстия для подачи ионизируемого газа из газораспределительного устройства в буферную камеру ориентированы перпендикулярно оси симметрии разрядной камеры и выполнены в стенке корпуса газораспределительного устройства, обращенной к буферной камере. 9. The plasma accelerator according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that the holes for supplying ionized gas from the gas distribution device to the buffer chamber are oriented perpendicular to the axis of symmetry of the discharge chamber and are made in the wall of the gas distribution device body facing the buffer chamber. 10. Плазменный ускоритель по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что он содержит средства для подачи ионизируемого газа к катоду и в газораспределительное устройство и систему электропитания по меньшей мере с одним источником постоянного напряжения. 10. A plasma accelerator according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that it comprises means for supplying ionized gas to the cathode and to a gas distribution device and power supply system with at least one constant voltage source. 11. Плазменный ускоритель по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что в качестве источников магнитного поля используются электромагнитные катушки. 11. A plasma accelerator according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that electromagnetic coils are used as sources of a magnetic field.
RU98111011A 1998-06-18 1998-06-18 Closed-electron-drift plasma accelerator RU2139647C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98111011A RU2139647C1 (en) 1998-06-18 1998-06-18 Closed-electron-drift plasma accelerator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98111011A RU2139647C1 (en) 1998-06-18 1998-06-18 Closed-electron-drift plasma accelerator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2139647C1 true RU2139647C1 (en) 1999-10-10

Family

ID=20207061

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98111011A RU2139647C1 (en) 1998-06-18 1998-06-18 Closed-electron-drift plasma accelerator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2139647C1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2307485C2 (en) * 2005-11-16 2007-09-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский Центр им. М.В. Келдыша" Plasma accelerator cathode
RU2344577C2 (en) * 2003-07-09 2009-01-20 Снекма Моторс Plasma accelerator with closed electron drift
RU2371605C1 (en) * 2008-06-16 2009-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Опытное конструкторское бюро "Факел" Plasma engine with closed electrine drift
RU2521823C1 (en) * 2013-04-17 2014-07-10 Государственный научный центр Российской Федерации-федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский Центр имени М.В. Келдыша" Accelerated test of plasma engine cathodes and device to this end
RU2527898C1 (en) * 2013-04-17 2014-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики" Low-output stationary plasma engine
CN111219305A (en) * 2019-03-21 2020-06-02 哈尔滨工业大学 Hall thruster with novel buffer cavity
RU208147U1 (en) * 2021-07-27 2021-12-06 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" Ionic micromotor

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4703222A (en) * 1984-08-31 1987-10-27 Kyoto University Hall accelerator with preionization discharge
FR2693770A1 (en) * 1992-07-15 1994-01-21 Europ Propulsion Closed electron drift plasma engine.
RU2030134C1 (en) * 1992-11-02 1995-02-27 Опытное конструкторское бюро "Факел" Plasma acceleration with closed electron drift
RU2045134C1 (en) * 1993-03-15 1995-09-27 Игорь Борисович Сорокин Plasma accelerator with closed drift of electrons
EP0778415A1 (en) * 1995-12-09 1997-06-11 Matra Marconi Space France S.A. Steerable hall effect thruster
EP0781921A1 (en) * 1995-12-29 1997-07-02 Societe Europeenne De Propulsion Closed ion drift source
RU2088802C1 (en) * 1995-12-09 1997-08-27 Исследовательский центр им.М.В.Келдыша Hall motor

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4703222A (en) * 1984-08-31 1987-10-27 Kyoto University Hall accelerator with preionization discharge
FR2693770A1 (en) * 1992-07-15 1994-01-21 Europ Propulsion Closed electron drift plasma engine.
RU2030134C1 (en) * 1992-11-02 1995-02-27 Опытное конструкторское бюро "Факел" Plasma acceleration with closed electron drift
RU2045134C1 (en) * 1993-03-15 1995-09-27 Игорь Борисович Сорокин Plasma accelerator with closed drift of electrons
EP0778415A1 (en) * 1995-12-09 1997-06-11 Matra Marconi Space France S.A. Steerable hall effect thruster
RU2088802C1 (en) * 1995-12-09 1997-08-27 Исследовательский центр им.М.В.Келдыша Hall motor
EP0781921A1 (en) * 1995-12-29 1997-07-02 Societe Europeenne De Propulsion Closed ion drift source

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2344577C2 (en) * 2003-07-09 2009-01-20 Снекма Моторс Plasma accelerator with closed electron drift
RU2307485C2 (en) * 2005-11-16 2007-09-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский Центр им. М.В. Келдыша" Plasma accelerator cathode
RU2371605C1 (en) * 2008-06-16 2009-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Опытное конструкторское бюро "Факел" Plasma engine with closed electrine drift
RU2521823C1 (en) * 2013-04-17 2014-07-10 Государственный научный центр Российской Федерации-федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский Центр имени М.В. Келдыша" Accelerated test of plasma engine cathodes and device to this end
RU2527898C1 (en) * 2013-04-17 2014-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики" Low-output stationary plasma engine
CN111219305A (en) * 2019-03-21 2020-06-02 哈尔滨工业大学 Hall thruster with novel buffer cavity
CN111219305B (en) * 2019-03-21 2021-06-15 哈尔滨工业大学 A Hall thruster with buffer cavity
RU208147U1 (en) * 2021-07-27 2021-12-06 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" Ionic micromotor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2344577C2 (en) Plasma accelerator with closed electron drift
RU2030134C1 (en) Plasma acceleration with closed electron drift
EP0784417B1 (en) Plasma accelerator with closed electron drift
US10269526B2 (en) Hall current plasma source having a center-mounted cathode or a surface-mounted cathode
US5838120A (en) Accelerator with closed electron drift
JP2651980B2 (en) Plasma accelerator with closed electron drift
US6456011B1 (en) Magnetic field for small closed-drift ion source
EP3369294B1 (en) Plasma accelerator with modulated thrust and space born vehicle with the same
US6215124B1 (en) Multistage ion accelerators with closed electron drift
US7116054B2 (en) High-efficient ion source with improved magnetic field
US7164227B2 (en) Hall effect thruster with anode having magnetic field barrier
US6208080B1 (en) Magnetic flux shaping in ion accelerators with closed electron drift
EP1082540B1 (en) Magnetic flux shaping in ion accelerators with closed electron drift
JPH08500699A (en) Short length plasma accelerator with closed electron drift
JP4741245B2 (en) Ion accelerator
EP3724498A1 (en) Narrow channel hall thruster
RU2139647C1 (en) Closed-electron-drift plasma accelerator
US7030576B2 (en) Multichannel hall effect thruster
WO2018112184A1 (en) High-efficiency ion discharge method and apparatus
RU2246035C1 (en) Ion engine
WO2002069364A2 (en) Magnetic field for small closed-drift thruster
RU2191487C2 (en) Closed-electron-drift plasma-jet engine
RU2835964C2 (en) Charged particle source

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120619