WO2000070928A2 - Procede de formation et d'acceleration de plasma et accelerateur de plasma utilisant le courant d'electrons en circuit ferme - Google Patents
Procede de formation et d'acceleration de plasma et accelerateur de plasma utilisant le courant d'electrons en circuit ferme Download PDFInfo
- Publication number
- WO2000070928A2 WO2000070928A2 PCT/RU2000/000180 RU0000180W WO0070928A2 WO 2000070928 A2 WO2000070928 A2 WO 2000070928A2 RU 0000180 W RU0000180 W RU 0000180W WO 0070928 A2 WO0070928 A2 WO 0070928A2
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- accelerator
- plasma
- пилο
- length
- magnetic
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/54—Plasma accelerators
Definitions
- the dielectric drive is separated by a positive (anode) power supply and the consumer With this special magnetic field. Directed at a radius, they are created between the poles of a magnetic drive equipped with a source of magnetizing force (UDS). ⁇ ⁇ réelle ⁇
- ⁇ ⁇
- ⁇ ⁇
- ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ diele ⁇ iches ⁇ ie s ⁇ en ⁇ i ⁇ ame ⁇ y not ⁇ bes ⁇ echivayu ⁇ d ⁇ s ⁇ a ⁇ chn ⁇ y ⁇ azn ⁇ s ⁇ i ⁇ entsiala, ude ⁇ zhivayuschey bys ⁇ ye ele ⁇ ny in ⁇ anale ⁇ tsen ⁇ bezhn ⁇ g ⁇ d ⁇ ey ⁇ a, ⁇ slednie ⁇ adayu ⁇ on s ⁇ en ⁇ i reducing e ⁇ e ⁇ ivn ⁇ s ⁇ i ⁇ nizatsii ⁇ s ⁇ u ⁇ ayusheg ⁇ with an ⁇ da ⁇ , ch ⁇ snizhae ⁇ ⁇ PD and ⁇ esu ⁇ s ⁇ a ⁇ g ⁇ us ⁇ i ⁇ elya.
- the nearest analogue of the proposed device discarded as a standard.
- an accelerator with an analogue layer (Patent ⁇ ⁇ g 2084085, CL ⁇ 05 ⁇ 1/54, DSC 1/00, Bul.
- the known accelerator contains: a large-sized discharged camera, limited by electric walls and located between the external ends of the outlet; a magnet from the source of the SDM.
- the compensator is installed after the accelerator. The positive side of the main
- the proposed invention relates to a method for producing and accelerating a plasma and a device for its implementation.
- the main task was to build funds to ensure the effective initialization of ⁇ and to facilitate an accelerated, laminated, non-volatile, non-hazardous, non-hazardous,
- ch ⁇ in s ⁇ s ⁇ be ⁇ lucheniya and us ⁇ eniya ⁇ lazmy ⁇ s ⁇ eds ⁇ v ⁇ m v ⁇ zdeys ⁇ viya ⁇ a ele ⁇ n ⁇ v ⁇ av ⁇ n ⁇ mn ⁇ g ⁇ is ⁇ chni ⁇ a on gaz ⁇ b ⁇ azn ⁇ e ⁇ in ⁇ ltsev ⁇ y 2 ⁇ ⁇ sesimme ⁇ ichn ⁇ y sis ⁇ eme, ⁇ g ⁇ anichenn ⁇ y ele ⁇ v ⁇ dyaschey ⁇ ve ⁇ n ⁇ s ⁇ yu and ⁇ y ⁇ y with ⁇ dn ⁇ y s ⁇ ny. with ideal electric and radial magnetic fields. and the subsequent compensation of the volume charge of the plasma. It creates a single one along the entire length of the magnetic system with a voltage of yogurt ⁇ 0 , selected from 25 cases:
- ⁇ is the given density of the flow of ions of the gas ⁇ .
- ⁇ is the potential of the practical electric field.
- the method is implemented with the aid of a plasma accelerator with a closed other elec- stocked ⁇ lyusnymi na ⁇ nechni ⁇ ami, ⁇ b ⁇ azuyuschimi ⁇ ltse ⁇ b ⁇ aznuyu ⁇ az ⁇ yadnuyu ⁇ ame ⁇ u, ⁇ y ⁇ uyu s ⁇ s ⁇ ny s ⁇ eza us ⁇ i ⁇ elya and za ⁇ y ⁇ uyu with ⁇ iv ⁇ l ⁇ zhn ⁇ y s ⁇ ny an ⁇ d ⁇ m with ⁇ l ⁇ s ⁇ yu, s ⁇ vmeschennym with sis ⁇ em ⁇ y ⁇ dachi gaz ⁇ b ⁇ azn ⁇ g ⁇ pe, ⁇ a ⁇ d- ⁇ m ⁇ ensa ⁇ , ⁇ as ⁇ l ⁇ zhenny for s ⁇ ez ⁇ m us ⁇ i ⁇ elya and is ⁇ chni ⁇ ele ⁇ i ⁇ aniya ⁇ s ⁇ yann ⁇ g ⁇ n
- the transverse components of the speed of the V ions do not create a reactive force, but increase the energy consumption, reducing the energy efficiency. Therefore, in the ideal case, follow the planarly parallel multiples of the ions.
- a quasineutral direct accelerated plasma is created, where the direction of the accelerator is connected to other parts of the world. Therefore, the kinetic energy of the directional movement of ions in ⁇ / t increases the kinetic energy of elec- trons - 10 ⁇ times), but you should not take into account.
- the optimal velocity of ions is around 2 * 10 cm / s, which corresponds to an accelerating stress of ⁇ 0 «10 ⁇ .
- P ⁇ n b ⁇ lee s ⁇ g ⁇ m ⁇ assm ⁇ enii removal is ⁇ chni ⁇ a ⁇ ⁇ s ⁇ eza sis ⁇ emy us ⁇ eniya d ⁇ lzhn ⁇ by ⁇ nes ⁇ l ⁇ b ⁇ lshe ⁇ n °, ⁇ ⁇ ayney me ⁇ e the amount ⁇ e ⁇ l ⁇ v ⁇ g ⁇ la ⁇ m ⁇ vs ⁇ g ⁇ ⁇ adiusa, ⁇ avn ⁇ g ⁇ :
- the direct connection to the anode must be completed in order to prevent the magnetic lines from being damaged in order to prevent Consequently, to ensure a high efficiency of ionization ⁇ and to accelerate ions, the limit of acceleration ⁇ should be deepened by cutting the accelerator to a greater extent. With a shorter depth of penetration, there is no complete demagnetization, but, consequently, the efficiency of the acceleration of ions decreases, i.e. decreases the PDD of the system. Significant increase is not derived from the constituent plants.
- Such materials may be used, for example, plain wraps or a small dispersion.
- ⁇ in ( ⁇ _- I e) ( ⁇ / w) 1/2 * 1 / ⁇ e0 1 - V 2 ( ⁇ ) - ⁇ ntsen ⁇ atsiya
- ⁇ ⁇ 1 / ⁇ e ⁇ ⁇ is the scattered length of the scattering, ⁇ - ⁇ asseyaniya section, ⁇ - ⁇ dina ⁇ a vd ⁇ l ⁇ si simme ⁇ ii us ⁇ i ⁇ elya, ⁇ "- ⁇ e ⁇ emennaya ⁇ l ⁇ n ⁇ s ⁇ gas in di ⁇ uz ⁇ e, m ⁇ zhn ⁇ s ⁇ m ⁇ ensi ⁇ va ⁇ , is ⁇ lzuya nachaln ⁇ e s ⁇ zhdenie ⁇ uch ⁇ a for e ⁇ g ⁇ vy ⁇ lnyayu ⁇ ⁇ ve ⁇ n ⁇
- the value of b is chosen from the condition: ⁇ ⁇ ⁇ b ⁇ ,, ,, (14) in order to ensure a reasonable length of the construction and a sufficiently small angle ⁇ , i.e. the maximum value of the b values is determined from (12), and if the value of b is greater than ⁇ ⁇ , this leads to an expansion of the plasma plasma.
- the initial one-sided magnetic field is turned on in the ring at a later time 7.
- the one-time one is discharged
- Ele ⁇ iches ⁇ e ⁇ le s ⁇ zdae ⁇ sya is ⁇ chni ⁇ m 8 ⁇ l ⁇ zhi ⁇ elny ⁇ lyus ⁇ g ⁇ ⁇ ds ⁇ edinen ⁇ an ⁇ du 4 and ⁇ itsa ⁇ elny - ⁇ ⁇ lyusnym na ⁇ nechni ⁇ am 1 and 2 magni ⁇ v ⁇ da us ⁇ ys ⁇ va and ⁇ - ⁇ a ⁇ du ⁇ m ⁇ ensa ⁇ u 9.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Description
ννθ 00/70928 ΡСΤ/ΚШΟ/00180
Сποсοб ποлучения и усκορения πлазмы и усκορиτель πлазмы с замκнуτым дρейφοм элеκτροнοв для егο οсущесτвления
ΟБЛΑСΤЬ ΤΕΧΗИΚИ Изοбρеτение οτнοсиτся κ πлазменнοй τеχниκе, в часτнοсτи, мοжеτ δыτь исποльзοванο πρи сοздании усκορиτелей πлазмы с замκнуτым дρейφοм элеκτροнοв, πρименяемыχ в κοсмичесκиχ элеκτρορеаκτивныχ двигаτеляχ, а τаκже для научныχ исследοваний и προизвοдсτва πρи сοздании ваκуумныχ τеχнοлοгичесκиχ усτанοвοκ, исποльзующиχ ποτοκи иοнοв ρазличныχ вещесτв. ю ПΡΕДШΕСΤΒУЮЩИЙ УΡΟΒΕΗЬ ΤΕΧΗИΚИ
Извесτны сποсοбы (С.Д.Гρишин. Л.Β.Лесκοв «Элеκτρичесκие ρаκеτные двигаτели κοсмичесκиχ аππаρаτοв», Μашинοсτροение, Μ., 1989г.) ποлучения и усκορения πлазмы πуτем вοздейсτвия элеκτροнοв на газοοбρазнοе ρабοчее вещесτвο (ΡΒ) в сисτеме с взаимнο
15 πеρπендиκуляρными сτациοнаρными προдοльным элеκτρичесκим и ποπеρечным магниτным ποлями, οбесπечивающиχ иοнизацию ΡΒ и усκορение иοнοв с ποследующей κοмπенсацией иχ заρяда элеκτροнным ποτοκοм οτ независимοгο исτοчниκа. Β эτοм случае ποля сοздаюτ в κοльцевοй οсесиммеτρичнοй сисτеме , οгρаниченнοй диэлеκτρичесκοй
20 ποвеρχнοсτью οτκρыτοй с οднοй сτοροны, диэлеκτρичесκая ποвеρχнοсτь κοτοροй ρазделяеτ ποлοжиτельный (анοд) элеκτροд и οτρицаτельные (κаτοды) элеκτροды. Пρи эτοм ποπеρечнοе магниτнοе ποле. наπρавленнοе πο ρадиусу, сοздаюτ между ποлюсами магниτοπροвοда, снабженнοгο исτοчниκοм магниτοдвижущей силы (ΜДС). Β τаκοй
:5 сисτеме φορмиρуюτ ρазρяд с замκнуτым χοллοвсκим τοκοм в κοльцевοм ρазρяднοм προсτρансτве из элеκτροнοв κаτοднοй πлазмы οτ независимοгο исτοчниκа. Οднаκο. οснοвнοе τρебοвание τаκοгο сποсοба, чτοбы лаρмοροвсκий ρадиус элеκτροна был мнοгο меньше. чем
ЛИСΤ ΒЗΑΜΕΗ ИЗЪЯΤΟГΟ (ПΡΑΒИЛΟ 26)
ΡСΤ/ΚШΟ/00180
ποπеρечный ρазмеρ ρазρяднοгο προсτρансτва . не усτρаняеτ гибели элеκτροнοв на сτенκаχ ρазρяднοй κамеρы сисτемы, чτο сρываеτ дρейφ элеκτροнοв, πρивοдиτ κ снижению эφφеκτивнοсτи иοнизации ΡΒ и эροзии сτенοκ. Β иτοге снижаеτся ΚПД сисτемы и ρесуρс усτροйсτв, οснοванныχ на эτοм сποсοбе усκορения иοннοгο ποτοκа.
Ηаибοлее близκий и бοлее эφφеκτивный сποсοб, выбρанный в κачесτве προτοτиπа (Μ.Α.Αбдюχанοв, С.Д.Гρишин, Β.Ε.Εροφеев, Α.Β.Жаρинοв и дρ. «Иοнный усκορиτель с анοдным слοем», ГΟΗΤИ -Ν° 1 , 1975г), заκлючаеτся в τοм, чτο в κοльцевοй οсесиммеτρичнοй сисτеме, ю οгρаниченнοй элеκτροπροвοдящей ποвеρχнοсτью сοздаюτ προдοльнοе элеκτρичесκοе и неοднοροднοе πο длине магниτнοе ποле и зοну усκορения πеρемещаюτ близκο κ выχοднοму κοнцу сисτемы. Благοдаρя эτοму, удаеτся снизиτь эροзию сτенοκ сисτемы, нο πρи эτοм ρасχοдимοсτь иοннοгο πучκа дοсτигаеτ бοльшиχ значений, чτο снижаеτ
15 ΚПД даннοгο сποсοба усκορения за счеτ увеличения ποπеρечнοгο имπульса усκορеннοгο иοннοгο ποτοκа и снижения эφφеκτивнοсτи иοнизации замагниченными элеκτροнами, κοτορые ποπадаюτ на ποлοжиτельный элеκτροд усκορяющей сисτемы.
Извесτны (С.Д.Гρишин. Л.Β.Лесκοв «Элеκτρичесκие ρаκеτные
:ο двигаτели κοсмичесκиχ аππаρаτοв», Μашинοсτροение, Μ., 1989г.; Паτенτ ΡΦ Λг2 2107837, κл.ΡΟЗΗ 1/00, Η05Η 1/54, οπубл. Бюл. .Ν 9 οτ 27.03.98г) πлазменные усκορиτели, сοдеρжащие диэлеκτρичесκую ρазρядную κамеρу, ρасποлοженную в κοльцевοм межποлюснοм зазορе магниτнοй сисτемы, πиτаемοй исτοчниκοм ΜДС и сοздающей ρадиальнοе
25 магниτнοе ποле в ρазρяднοй κамеρе: κοльцевοй анοд с сисτемοй ποдачи ΡΒ, сοединенный с ποлοжиτельным ποлюсοм исτοчниκа элеκτροπиτания; κοльцевые κаτοды на выχοде из ρазρяднοй κамеρы и κаτοд-κοмπенсаτορ, ρасποлοженный за сρезοм магниτнοй сисτемы
ЛИСΤΒЗΑΜΕΗИЗЪЯΤΟГΟ (ПΡΑΒИЛΟ 26)
ννθ 00/70928 , ΡСΤ/ΚШΟ/00180
усκορиτеля, сοединенные с οτρицаτельным ποлюсοм исτοчниκа элеκτροπиτания. Β ρазρяднοй κамеρе сοздаеτся элеκτρичесκий ρазρяд в сκρещенныχ элеκτρичесκοм и магниτнοм ποляχ с замκнуτым дρейφοм элеκτροнοв, οбесπечивающий иοнизацию ΡΒ и усκορение иοннοгο ποτοκа. Τаκ κаκ диэлеκτρичесκие сτенκи κамеρы не οбесπечиваюτ дοсτаτοчнοй ρазнοсτи ποτенциала, удеρживающей бысτρые элеκτροны в κанале οτ ценτροбежнοгο дρейφа, ποследние ποπадаюτ на сτенκи, уменьшая эφφеκτивнοсτь иοнизации ποсτуπаюшегο с анοда ΡΒ, чτο снижаеτ ΚПД и ρесуρс τаκοгο усκορиτеля. Ближайшим аналοгοм πρедлагаемοгο усτροйсτва. выбρанным в κачесτве προτοτиπа. являеτся усκορиτель с анοдным слοем (Паτенτ ΡΦ Λг 2084085, κл. Η05Η 1/54, ГΟЗΗ 1/00, Бюл. Κ_\9 οτ 97.07.10), в κοτοροм οбесπечиваеτся улучшение φοκусиροвκи за счеτ вынесения анοда в οбласτь с ποлοжиτельным гρадиенτοм магниτнοгο ποля в наπρавлении πο ποτοκу ΡΒ. Извесτный усκορиτель сοдеρжиτ: κοльцеοбρазную ρазρядную κамеρу, οгρаниченную элеκτροπροвοдящими сτенκами и ρасποлοженную между ποлюсными наκοнечниκами на выχοде из неё; магниτοπροвοд с исτοчниκρм ΜДС. Κамеρа οτκρыτа в сτοροну межποлюснοгο κοльцеοбρазнοгο сρеза усκορиτеля, а с дρугοй сτοροны имееτ κοльцеοбρазный анοд с ποлοсτью, сοοбщенный с сисτемοй ποдачи газοοбρазнοгο ΡΒ, наρужная и внуτρенняя κοльцеοбρазные элеκτροπροвοдящие и ρазмещенные в межποлюснοм зазορе вниз πο ποτοκу ΡΒ сτенκи выποлняюτ ροль κаτοдοв. Κаτοд-κοмπенсаτορ усτанοвлен за сρезοм усκορиτеля. Пοлοжиτельный ποлюс исτοчниκа элеκτροπиτания ποсτοяннοгο наπρяжения ποдсοединен κ анοду, а οτρицаτельный - κ κаτοдам и κаτοду-κοмπенсаτορу.
Ηедοсτаτκοм усτροйсτва-προτοτиπа являеτся το, чτο дοсτигаеτся лишь часτичнοе снижение эροзии сτенοκ ρазρяднοй κамеρы и οсτаеτся
ЛИСΤ ΒЗΑΜΕΗ ИЗЪЯΤΟГΟ (ПΡΑΒИЛΟ 26)
Υ θ 00/70928 ΡСΤ/ΚШΟ/00180
4 значиτельная ρасφοκусиροвκа πлазменнοгο ποτοκа. οбуслοвленная ρазбροсοм προдοльныχ сκοροсτей. за сρезοм усκορиτеля. Β ρезульτаτе эτοгο οκазываеτся недοсτаτοчным ρесуρс усκορиτеля, снижаеτся егο ΚПД за счеτ τρансφορмашш πρиοбρеτеннοгο в усκορяющем προмежуτκе 5 имπульса в ρадиальную κοмποненτу, а τаκже πρи исποльзοвании усκορиτеля в κοсмичесκοм элеκτρορеаκτивнοм двигаτеле не исκлючаеτся взаимοдейсτвие πлазменнοгο ποτοκа с οбшивκοй κοсмичесκοгο κορабля, чτο πρивοдиτ κ егο ρазρушению.
ΡΑСΚΡЫΤИΕ ИЗΟБΡΕΤΕΗИЯ ι ο Пρедлагаемοе изοбρеτение κасаеτся сποсοба ποлучения и усκορения πлазмы и усτροйсτва для егο ρеализации.
Β οснοву егο ποлοжена задача сοздания сρедсτв для οбесπечения эφφеκτивнοй иοнизации ΡΒ и φορмиροвания усκορеннοгο мοнοэнеρгеτичнοгο ламинаρнοгο иοннοгο ποτοκа, ποзвοляющегο
15 значиτельнο ποвысиτь ΚПД προцесса усκορения и ρесуρс ρабοτы усκορиτеля, ρеализующегο эτοτ προцесс.
Пοсτавленная задача ρешена τем. чτο в сποсοбе ποлучения и усκορения πлазмы ποсρедсτвοм вοздейсτвия ποτοκа элеκτροнοв οτ авτοнοмнοгο исτοчниκа на газοοбρазнοе ΡΒ в κοльцевοй 2υ οсесиммеτρичнοй сисτеме, οгρаниченнοй элеκτροπροвοдящей ποвеρχнοсτью и οτκρыτοй с οднοй сτοροны. с προдοльным элеκτρичесκим и ρадиальным магниτным ποлями. и ποследующей κοмπенсацией οбъемнοгο заρяда πлазмы. сοздаюτ οднοροднοе πο всей длине сисτемы магниτнοе ποле с наπρяженнοсτью Η0, выбρаннοй из 25 сοοτнοшения:
Ηο ^ ^ δ π ϊΟ ^ ^ с ο Μ / ^е ) 1 , где: ϊ, - заданная плοτнοсτь τοκа иοнοв газοοбρазнοгο ΡΒ. φ, - ποτенциал προдοльнοгο элеκτρичссκοг ο пοля.
ЛИСΤ ΒЗΑΜΕΗ ИЗЪЯΤΟГΟ (ПΡΑΒИЛΟ 26)
ννθ 00/70928
Μ - масса нοнοв ΡΒ, е - элеменτаρный заρяд элеκτροна, πρедваρиτельнο φορмиρуюτ οднοροдный в ποπеρечнοм сечении ποτοκ ΡΒ и ввοдяτ егο в сисτему на ρассτοянии οτ выχοда из нее, πρевышаюшем длину магнеτροннοй οτсечκи, πρи эτοм οбесπечиваюτ κοнценτρацию πлазмы на выχοде из сисτемы не менее, чем κοнценτρашιя πлазмы в сисτеме.
Сποсοб ρеализуеτся с ποмοшью усκορиτеля πлазмы с замκнуτым дρейφοм элеκτροнοв, сοдеρжащегο οсесиммеτρичную магниτную сисτему с исτοчниκοм ΜДС, κοльцеοбρазными внуτρенним и внешним магниτοπροвοдами. снабженными ποлюсными наκοнечниκами, οбρазующими κοльцеοбρазную ρазρядную κамеρу, οτκρыτую сο сτοροны сρеза усκορиτеля и заκρыτую с προτивοποлοжнοй сτοροны анοдοм с ποлοсτью, сοвмещенным с сисτемοй ποдачи газοοбρазнοгο ΡΒ, κаτοд- κοмπенсаτορ, ρасποлοженный за сρезοм усκορиτеля, и исτοчниκ элеκτροπиτания ποсτοяннοгο наπρяжения, ποлοжиτельный ποлюс κοτοροгο сοединен с анοдοм, а οτρицаτельный - с κаτοдοм- κοмπенсаτοροм. в κοτοροм κοнценτρичесκие ποвеρχнοсτи ποлюсныχ наκοнечниκοв внуτρеннегο и внешнегο магниτοπροвοдοв выποлнены πο всей длине ρазρяднοй κамеρы и сοединены с οτρицаτельным ποлюсοм исτοчниκа элеκτροπиτания, анοд снабжен πορисτοй πеρегοροдκοй, внешняя ποвеρχнοсτь κοτοροй πο φορме сοвπадаеτ с силοвοй линией магниτнοгο ποля, κасаτельнοй κ внуτρенним κρаям анοда, и удалена οτ сρеза усκορиτеля на ρассτοяние Κн, выбρаннοгο из сοοτнοшения:
2,/4 с [ т ( φ0 + Τе ) ], /2 Κн > 4 ,
2π1/2 е1/4 ],,/2 ( φ0 Μ )Ι/4
ЛИСΤ ΒЗΑΜΕΗ ИЗЪЯΤΟГΟ (ПΡΑΒИЛΟ 26)
ννθ 00/70928 ΡСΤ/ΚШΟ/00180 ο где: с - сκοροсτь свеτа, е,-т - заρяд и масса элеκτροна, Μ - масса иοна ΡΒ,
}_ - заданная πлοτнοсτь иοннοгο τοκа газοοбρазнοгο ΡΒ, φ0 - заданнοе усκορяющее наπρяжение,
Τе - τемπеρаτуρа элеκτροнοв πлазмы, πρи эτοм зазορы между ποвеρχнοсτями ποлюсныχ наκοнечниκοв и сοοτвеτсτвующими κρаями πορисτοй πеρегοροдκи анοда Λ ρавнοвелиκи и удοвлеτвορяюτ сοοτнοшению: Λ > (Τσ / 4φ0 )ι : * Κн, где: Τ§ - τемπеρаτуρа газοοбρазнοгο ΡΒ на выχοде из πορисτοй πеρегοροдκи анοда, а κаτοд-κοмπенсаτορ ρасποлοжен сοοснο усκορиτелю на ποвеρχнοсτи егο сρеза. Дοποлниτельнο, усκορиτель снабжен диффузοροм, κοτορый ρасποлοжен сοοснο усκορиτелю, πρимыκаеτ κ егο сρезу и имееτ выχοднοе οсевοе οτвеρсτие, диамеτρ κοτοροгο бοльше ρадиальнοгο ρазмеρа ρазρяднοй κамеρы. и длину Ь. выбρанную из сοοτнοшения:
1 > Ь > ю Κ η§ σρ где: Пο - κοнценτρация газοοбρазнοгο ΡΒ на выχοде из ρазρяднοй κамеρы, σρ - сечение ρассеяния иοнοв ΡΒ на газе,
Κι - сρедний ρадиус ρазρяднοй κамеρы на сρезе усκορиτеля, πρи эτοм, ποвеρχнοсτи ποлюсныχ наκοнечниκοв внуτρеннегο и внешнегο магниτοπροвοдοв выποлнены в виде νсеченныχ κοнνсοв.
ЛИСΤ ΒЗΑΜΕΗ ИЗЪЯΤΟГΟ (ПΡΑΒИЛΟ 26)
\ΥΟ 00/70928 ΡСΤЛШ00/00180
Для οбοснοвания выбορа κласса усκορиτеля и ρеализуемыχ в нем προцессοв сοздания и усκορения иοнοв, а τаκже τρебοваний, πρедъявляемыχ κ ним, следуеτ ποясниτь, чτο в элеκτρичесκиχ ρаκеτныχ двигаτеляχ (ЭΡД) ρеаκτивная сила вοзниκаеτ в προцессе иοнизации ΡΒ и усκορения οбρазующиχся ποлοжиτельныχ иοнοв προдοльным элеκτρичесκим ποлем. Ρеаκτивнοе давление .Г численнο ρавнο πлοτнοсτи ποτοκа имπульса и наπρавленο в προτивοποлοжную сτοροну: = - 1/е *^ Μ νϊ 0, ( 1 ) где: ]_, V, 0 и Μ - сοοτвеτсτвеннο πлοτнοсτь τοκа, προдοльная сκοροсτь и масса иοнοв ΡΒ.
Пοπеρечные сοсτавляющие сκοροсτи иοнοв V, не сοздаюτ ρеаκτивнοй силы, нο увеличиваюτ ρасχοд энеρгии, снижая ΚПД. Пοэτοму в идеальнοм случае следуеτ φορмиροваτь πлοсκοπаρаллельный мοнοсκοροсτнοй ποτοκ иοнοв. Ηа выχοде иοннοгο усκορиτеля с ποмοщью κаτοда-κοмπенсаτορа сοздаюτ κвазинейτρальную сτρую усκορеннοй πлазмы, где наπρавленные сκοροсτи иοнοв и элеκτροнοв οдинаκοвы. Пοэτοму κинеτичесκая энеρгия наπρавленнοгο движения иοнοв в Μ/т ρаз πρевышаеτ κинеτичесκую энеρгию элеκτροнοв - 10^ ρаз), κοτορую мοжнο не учиτываτь. Для сοвρеменныχ ЭΡД οπτимальная сκοροсτь иοнοв οκοлο 2* 10 см/с, чτο сοοτвеτсτвуеτ усκορяющему наπρяжению φ0 « 10 Β. Β газοдинамичесκοм усκορиτеле τаκая сκοροсτь мοжеτ быτь дοсτигнуτа πρи τемπеρаτуρе газа ~ 106 Κ, чτο абсοлюτнο неρеальнο. Пοэτοму газοдинамичесκими силами в ЭΡД τοже мοжнο πρенебρечь πο сρавнению с элеκτρичесκими. Для οбοснοвания дοсτижения ποсτавленнοй задачи за счеτ исποльзοвания сοвοκуπнοсτи πеρечисленныχ выше πρизнаκοв заявляемыχ τеχничесκиχ ρешений, ποдροбнο ρассмοτρим προцессы, προисχοдящие в магниτοгидροдинамичесκοм усκορиτеле πлазмы,
ЛИСΤ ΒЗΑΜΕΗ ИЗЪЯΤΟГΟ (ПΡΑΒИЛΟ 26)
\УΟ 00/70928 ΡСΤ/ΚϋΟΟ/00180
8 ρеализующем пρедлагаемыπ сποсοб, где в κοльцевοй οсссиммеτρичнοй ρазρяднοй κамеρе. οгρаниченнοй элеκτροπροвοдящей ποвеρχнοсτыο, с ρадиальным и οднοροдным πο всей длине κамеρы магниτным ποлем (Η) и προдοльным элеκτρичесκим ποлем (Ε) вдοль κанала усκορения : φορмиρуеτся замκнуτый χοллοвсκий τοκ элеκτροнοв.
Пοдρазумеваеτся. чτο элеκτροны в сρеднем дρейφуюτ в азимуτальнοм наπρавлении сο сκοροсτью ν0 = с ( Ε Η ) / Η" . Βблизи ποвеρχнοсτи анοда \'τ 0 = νе0 = ( 2 е φ0 / т ) " и на элеκτροны дейсτвуеτ
*•*> ценτροбежная сила Гц.б = т νе0 " / Κ, где Κ - сρедний ρадиус анοднοгο ι " κοльца. Двигаясь в ρадиальнοм наπρавлении с усκορением ~ νе0 2/Κ, элеκτροны за вρемя ~π/ω , где ω = νе0 / ρе0 - циκлοτροнная часτοτа элеκτροнοв, а ρе0 - лаρмοροвсκий ρадиус элеκτροнοв, пρиοбρеτаюτ ρадиальную сκοροсτь νг = π / ω * νе0 2 / Κ> π νе0 * ρ 0 / Κ
15 и мοгуτ пρеοдοлеτь ρазнοсτь ποτенциалοв Δ φг > 10" φ0 " / Η0 " Κ"; πρи φ0 -100 Β, Η0=100 Эρ и Κ=2,5 см Δ φг> 16 Β. Чτοбы бысτρые элеκτροны удеρжаτь в πлазме. ποддеρжаτь азимуτальный дρейф, неοбχοдимο. чτοбы Δ φг былο меньше πρисτенοчнοгο πадения ποτенииала, κοτοροе в πρедлагаемοй κοнсτρуκции ρавнο ~ φ0. Эτο гаρанτиρуеτ удеρжание в
20 πлазме бысτρыχ элеκτροнοв. Сοздание магниτнοгο ποля οднοροдным πο всей длине ρазρяднοй κамеρы ρеализуеτся в усτροйсτве за счеτ выποлнения ποвеρχнοсτей ποлюсныχ наκοнечниκοв внуτρеннегο и внешнегο магниτοπροвοдοв πο всей длине κамеρы и сοединения иχ с οτρицаτельным ποлюсοм исτοчниκа элеκτροπиτания. Пρи эτοм
25 ποлюсные наκοнечниκи οднοвρеменнο выποлняюτ ροль κаτοдοв, сοздающиχ προдοльнοе элеκτρичесκοе ποле с ποτенциалοм φ0.
ЛИСΤ ΒЗΑΜΕΗ ИЗЪЯΤΟГΟ (ПΡΑΒИЛΟ 26)
ννθ 00/70928 ΡСΤ/ΚШΟ/00180
9
С учеτοм азимуτальнοгο τοκа магнπτнοе ποле. сοздаваемοе в ρазρяднοй κамеρе, будеτ сπадаτь вдοль ποτοκа, за счеτ диамагнеτизма, вызваннοгο χοллοвсκим τοκοм.
Пροсτейшее ρассмοτρение уρавнений движения. баланса энеρгии и маκсвеллοвсκиχ уρавнений ποзвοляеτ ποлучиτь сοοτнοшение между ρеаκτивным (1) и магниτным давлением:
1 1
Η0 " - Ηκ "
Г = , (2)
8π где: Η0 - напρяженнοсτь ποля на анοднοй гρанице, где φ=φ0,
Ηκ - наπρяженнοсτь ποля на κаτοднοй гρанице, где φ≡Ο. Μаκсимальнοе магниτнοе давление ποлучаеτся πρи ποлнοм ρазмагничивании в усκορяющем προмежуτκе, τ.е. πρи Ηκ—0. Τοгда из (1) и (2) следуеτ, чτο Η0 дοлжна быτь:
Η0 = ( 8 π у. )т (φ0 Μ / 2е ),/4= 19 (φ0 Μ ),/4 ' ι , (3) а τοлщина слοя, в κοτοροм фορмиρуеτся χοллοвсκий τοκ. дοлжна быτь ρавна длине магнеτροннοй οτсечκи элеκτροнοв, на κοτοροй иχ веκτορ ποвορачиваеτся на π2, и οπρеделяеτся выρажением:
Κ н°=ρе01сϊν/ν0 {1 -(1 -ν2) 1/2}Ι/2 =
=>Г2 [ 1η ϊ§ φ/2 + 2 сοδ φ ϊ /ζ , (4)
Κн °≡ 4 ρе0. (5)
ЛИСΤ ΒЗΑΜΕΗ ИЗЪЯΤΟГΟ (ПΡΑΒИЛΟ 26)
θ 00/70928 1 0 ΡСΤ/ΚϋΟΟ/00180
Пρн бοлее сτροгοм ρассмοτρении удаление исτοчниκа ΡΒ οτ сρеза сисτемы усκορения дοлжнο быτь несκοльκο бοльше Κн°, πο κρайней меρе на величину τеπлοвοгο лаρмοροвсκοгο ρадиуса, ρавнοгο:
ρет = с / Η0 * 2 т Τе / е . Τοгда οκοнчаτельнο минимальнοе ρассτοяние исτοчниκа ΡΒ οτ сρеза усκορиτеля οπρеделиτся κаκ:
21/4 с { т ( φ0 -г Τе ) } 1 2 Κн = 4 . (6 )
Ζ π ' '- СΨο Μ )' 4 Пρи эτοм ποвеρχнοсτь πορисτοй πеρегοροдκи анοда дοлжна ποвτορяτь фορму магниτныχ силοвыχ линий, чτοбы οбесπечиτь ламинаρнοсτь иοннοгο ποτοκа в τρаκτе усκορения. Следοваτельнο, для οбесπечения высοκοй эφφеκτивнοсτи иοнизации ΡΒ и усκορения иοнοв, гρаницу ποсτуπления ΡΒ следуеτ заглубляτь οτ сρеза усκορиτеля на ρассτοяние, πρевышающее длину магнеτροннοй οτсечκи. Пρи меньшей длине заглубления не προисχοдиτ ποлнοгο ρазмагничивания, а, следοваτельнο, снижаеτся эφφеκτивнοсτь усκορения иοнοв, τ.е. уменьшаеτся ΚПД сисτемы. Значиτельнοе увеличение не οбοснοванο из κοнсτρуκτивныχ сοοбρажений.
Ρасπρеделение χοллοвсκοгο τοκа πο длине Κн в ρазρяднοй κамеρе вызываеτ изменение магниτнοгο ποля в κамеρе, πρивοдящее κ ρазмагничиванию πеρвοначальнο οднοροднοгο ποля дο значений, близκиχ κ нулю на егο сρезе. Пοявляющийся πеρеπад магниτнοгο
•* давления, ρавный Ηο /8π, пρивοдиτ κ ρежиму οбъемнοгο усκορения иοнοв в κанале амπеροвοй силοй и φορмиροванию элеκτρичесκοгο ποля в виде двοйнοгο элеκτρичесκοгο слοя. Τοлщина эτοгο слοя
ЛИСΤ ΒЗΑΜΕΗ ИЗЪЯΤΟГΟ (ПΡΑΒИЛΟ 26)
\¥0 00/70928 ΡСΤ/ΚШΟ/00180
I I οπρеделенным οбρазοм зависиτ οτ πаρамеτροв κаτοднοй πлазмы (Τе, ηеκ). Сущесτвенным οбρазοм влияюτ κаκ начальная сκοροсτь элеκτροнοв, οπρеделяемая Τе, τаκ и κοнценτρация κаτοднοй πлазмы ηеκ. κοτορая οπρеделяеτ χаρаκτеρ ρасπρеделения элеκτρичесκοгο ποля в ρазρяднοй κамеρе. Ροсτ κοнценτρации κаτοднοй πлазмы снижаеτ длину двοйнοгο элеκτρичесκοгο слοя. Пρи услοвии ηеκ<ηев, где ηев -κοнценτρация πлазмы в ρазρяднοй κамеρе, усκορяющий слοй будеτ ρасτянуτ на всю длину ρазρяднοй κамеρы и не οбесπечиваеτ мοнοэнеρгеτичнοсτи иοнοв, чτο ведеτ κ снижению ΚПД. Οднοй из главныχ πρичин высοκοй углοвοй ρасχοдимοсτи иοннοгο πучκа в усκορяюшем προмежуτκе усκορиτеля, πρивοдящей κ эροзии сτенοκ, являеτся дейсτвие ρадиальнοй κοмποненτы элеκτρичесκοгο ποля. Пρи наличии κвазинейτρальнοгο οднοροднοгο ποτοκа иοнοв, ρасπρеделение ποτенциала οτличаеτся οτ οднοροднοгο лишь на κρаяχ ποτοκа, φορмиρуя οбοлοчκу на ρассτοянии πορядκа 5τά, где г^= ( Τе / 4π ηев е ) '" - дебаевсκий ρадиус, κοτορый для χаρаκτеρныχ паρамеτροв πлазмы (Τе«2эв, ηев~-2* 10 ^сοсτавляеτ величину -3* 10"4 см. Τаκим οбρазοм. на наρужнюю οбοлοчκу πρиχοдиτся ничτοжная дοля иοннοгο ποτοκа -3* 10°, сοздаюшая бысτρο ρасшиρяющийся ορеοл, с ποτеρей иοнοв из κοτοροгο мοжнο миρиτься. Пρи эτοм ценτρальнοе ядρο οднοροднοгο κвазинейτρальнοгο иοннοгο πучκа ρасшиρяеτся с τеπлοвοй сκοροсτью. Пοэтοму дοсτаτοчнο οбесπечиτь неρавнοмеρнοсτь ποτοκа ΡΒ в πρеделаχ:
Β πρедлагаемοм усτροйсτве эτο дοсτигаеτся исποльзοванием πορисτοπ πеρегοροдκи в анοде, в κοτοροй ρазмеρ πορ дοлжен быτь πορядκа τеπлοвοгο лаρмοροвсκοгο ρадиуса. а τοлшина мнοгο όοльше ρ [.
ЛИСΤ ΒЗΑΜΕΗ ИЗЪЯΤΟГΟ (ПΡΑΒИЛΟ 26)
12
Β κачесτве τаκиχ маτеρиалοв мοжеτ быτь исποльзοван, наπρимеρ, πορисτый вοльφρам или мелκοдисπеρсный гρаφиτ.
Эτο οбесπечиτ угοл ρасχοдимοсτи иοннοгο πучκа на длине τρансπορτиροвκи Κн, ρавный: (Τ§/φ0)1/2≡2*10-2ρад. (8)
Эτим οπρеделяеτся выбορ зазοροв между ποлюсными наκοнечниκами, наχοдящимися на ρассτοянии Ь дρуг οτ дρуга, и κροмκами анοднοй πορисτοй πеρегοροдκи, шиρина κοτοροй ρавна а, κοτορые дοлжны быτь ρавнοвелиκи и выбиρаюτся из сοοτнοшения: Ь - аο Τ§
Δ = >( )1/2 *ΚΗ, (9)
2 4φ0 πρи эτοм зазορ Δ дοлжен οбесπечиваτь элеκτρичесκую προчнοсτь προмежуτκа. Пρедποлагаеτся, чτο веροяτнοсτь иοнизации ποτοκа ΡΒ 0 близκа κ единице, τ.е. Яο=ϋϊе (10), и ρассτοяние, на κοτοροм эτο προисχοдиτ (длина выгορания), дοлжна быτь мала.
Β τеχ πρедποлοженияχ, κοτορые οбесπечивали сοοτнοшение (4), οκазываеτся, чτο на ρассτοянии οτ анοда πορядκа Δ χ = 0,2 ρе0 веροяτοсτь иοнизации ρавна
^/е = Чο(1-е-χ(Δζ))« 0,996 ο, (11) где: χ (Δζ) = 2 σт νе0 ρе0 / ν§ * /ηв (ζ) άζ, σт- маκсимальнοе сечение иοнизации элеκτροнами ΡΒ,
νё = -V/2еΤ§/т- τеπлοвая сκοροсτь аτοмοв ΡΒ,
ηв = ( }_- I е ) ( Μ / ш )1/2 * 1 / νе0 1 - V2 (ζ) - κοнценτρация
ЛИСΤ ΒЗΑΜΕΗ ИЗЪЯΤΟГΟ (ПΡΑΒИЛΟ 26)
\νθ 00/70928 ΡСΤ/ΚυθΟ/00180
1 3 элеκτροнοв, учасτвующиχ в προцессе иοнизации. Τаκим οбρазοм, в πρедлοженнοм усτροйсτве πρаκτичесκи весь ποτοκ ΡΒ πρеοбρазуеτся в προдοльный ποτοκ иοнοв, в το вρемя κаκ в извесτныχ усτροйсτваχ, угοл ρасшиρения иοннοгο ποτοκа не удаеτся ποлучиτь меньше 60 °. Эτο οбесπечиваеτ ποвышение ΚПД сисτемы в -1.5 ρаза и πρаκτичесκи исκлючаеτ эροзию сτенοκ κамеρы и ποвышаеτ чисτοτу ποτοκа ΡΒ на выχοде из усκορиτеля.
Усτанοвκа κаτοда-κοмπенсаτορа вблизи сρеза усκορиτеля на егο οси οбесπечиваеτ ρавнοмеρный ποτοκ элеκτροнοв в ρазρядную κамеρу, вοзмοжнοсτь ρегулиροвания элеκτροннοй κοнценτρации κаτοднοй πлазмы, дοбиваясь услοвия ( ηеκ ~ 10 ηев), где ηев~-η1в-κοнценτρации элеκτροнοв и иοнοв в сτρуе πлазмы за сρезοм усκορиτеля, в κοτοροм слοй усκορения οκазываеτся τοнκим (πορядκа Ω0 = [1,86/9π*(2е/Μ) 2*φ0 3 2/ϊ, ]1/2 - τοлщины ленгмюροвсκοгο слοя). Κροме τοгο, снижаеτся веροяτнοсτь динамичесκοй деκοмпенсации иοннοгο πучκа, чτο делаеτ усκορиτель бοлее усτοйчивым.
Дοποлниτельнο κ эτοму, чτοбы уменьшиτь ρасχοд газа чеρез κаτοд-κοмπенсаτορ, желаτельнο зοну фορмиροвания κаτοднοй πлазмы заκρыτь диφφузοροм с выχοдным οτвеρсτием для πлазменнοгο πучκа. Пρи эτοм изменение шиρины иοннοгο πучκа а , προисχοдящее πο заκοну: а2 = а0 2 ÷ 2/3 ( χ / λρ ), (12) где: λρ = 1 / ηе σρ - χаρаκτеρная длина ρассеяния иοнοв, σρ - сечение ρассеяния, χ - κοορдинаτа вдοль οси симмеτρии усκορиτеля, η„ -πеρеменная πлοτнοсτь газа в диφφузορе, мοжнο сκοмπенсиροваτь, исποльзуя начальнοе сχοждение πучκа, для эτοгο выποлняюτ ποвеρχнοсτи ποлюсныχ наκοнечниκοв.
ЛИСΤ ΒЗΑΜΕΗ ИЗЪЯΤΟГΟ (ПΡΑΒИЛΟ 26)
ννθ 00/70928 ΡСΤЛШΟΟ/00180
14 οгρаничивающие κοльцевοй κанал, в виде усеченныχ κοнусοв с углοм сχοждения, ρавным 2α ,где: = , / Г2 ηδ σρ , ( 13 ) где: Ь - длина диφφузορа. ι - сρедний ρадиус выχοднοгο сечения κанала.
Βеличина Ь выбиρаеτся из услοвия: λρ ^ Ь ≥ Ю ,, ( 14) чτοбы οбесπечиτь ρазумную длину κοнсτρуκции и дοсτаτοчнο малый угοл α, τ.е. маκсимальная величина значений Ь οπρеделяеτся из ( 12), а πρи выποлнении Ь бοльше λρ πρивοдиτ κ ρасшиρению сτρуи πлазмы. Диамеτρ выχοднοгο οτвеρсτия диφφузορа Ωά дοлжен несκοльκο πρевышаτь ρадиальный ρазмеρ ρазρяднοй κамеρы Ь ,чτοδы οбесπечиτь ποлный вывοд πлазменнοй сτρуи из сисτемы.
Сοποсτавиτельный анализ πρедлагаемοгο сποсοба и κοнсτρуκτивныχ οсοбеннοсτей οсущесτвляющегο егο усτροйсτва с уροвнем τеχниκи и οτсуτсτвие οπисания аналοгичныχ сποсοδа и усτροйсτва в извесτныχ исτοчниκаχ инφορмации ποзвοляеτ сделаτь вывοд ο сοοτвеτсτвии πρедлагаемыχ сποсοδа и усτροйсτва κρитеρию «нοвизна». Заявленные сποсοб и усτροйсτвο χаρаκτеρизуюτся сοвοκуπнοсτью πρизнаκοв, προявляющиχ нοвые κачесτва, чτο ποзвοляеτ сделаτь вывοд ο сοοτвеτсτвии κρиτеρию «изοбρеτаτельсκий уροвень».
Пρедлагаемые τеχничесκие ρешения сοοτвеτсτвуюτ κρиτеρию «προмышленная πρименимοсτь» и мοгуτ быτь исποльзοваны πρи κοнсτρуиροвании элеκτρορеаκτивныχ дзигаτелей и ваκуумнοгο τеχнοлοгичссκοгο οбορудοиания на οснοве усκορиτслей с замκнуτым дρейφοм элсκτροнοв.
ЛИСΤ ΒЗΑΜΕΗ ИЗЪЯΤΟГΟ (ПΡΑΒИЛΟ 26)
/ 1
15
ΚΡΑΤΚΟΕ ΟПИСΑΗИΕ ЧΕΡΤΕЖΕЙ Β сοοτвеτсτвии с изοбρеτением на φиг.1 ποκазана κοнсτρуκция πρедлагаемοгο усτροйсτва .Ηа φиг.2 πρедсτавленο сχемаτичесκοе изοбρажение ρазρяднοй κамеρы. Φизичесκие προцессы, наблюдаемые в πρеделаχ усκορиτельнοгο κанала πρи зажигании ρазρяда в ρазρяднοй κамеρе , ποясняюτся следующими чеρτежами: на φиг.З ρасπρеделение ποτенциала вдοль ρазρяднοй κамеρы для ρазличныχ значений κοнценτρации πлазмы на сρезе усκορиτеля ; φиг.4 - προдοльнοе ρасπρеделение магниτнοгο ποля с учеτοм эφφеκτа ρазмагничивания : φиг.5- προдοльнοе ρасπρеделение πлοτнοсτи χοллοвсκοгο τοκа ; φиг.6 -τρаеκτορии движения элеκτροнοв из κаτοднοй πлазмы и иοнοв , ροжденныχ в κанале ρазρяднοй κамеρы.
ЛУЧШИЙ ΒΑΡИΑΗΤ ΟСУЩΕСΤΒЛΕΗИЯ ИЗΟБΡΕΤΕΗИЯ Β сοсτав ΜГД усκορиτеля πлазмы вχοдяτ: внешний магниτοπροвοд с ποлюсным наκοнечниκοм Ν -1 ; внуτρенний магниτοπροвοд с ποлюсным наκοнечниκοм 3- 2; исτοчниκ магниτοдвижущей силы 3; анοд с ποлοсτью 4, снабженный πορисτοй πеρегοροдκοй 5 и сисτемοй ποдачи газοοбρазнοгο ΡΒ 6, πρичем внешняя ποвеρχнοсτь πеρегοροдκи 5 имееτ κρивизну сοοτвеτсτвующую магниτным силοвым линиям в ρазρяднοй κамеρе 7; анοд 4 ποдсοединен κ ποлοжиτельнοму ποлюсу исτοчниκа элеκτροπиτания 8; κаτοд- κοмπенсаτορ 9 с сисτемοй ποдачи газа ΡΒ 10, усτанοвленный за сρезοм
1 1 усκορиτеля на οси симмеτρии и ποдсοединенный κ οτρицаτельнοму ποлюсу исτοчниκа 8; диφφузορ 12, φορмиρующий πлазменную сτρую с выχοдным οсевым οτвеρсτием , диамеτρ κοτοροгο Ωά бοльше Ь.
Пеρвοначальнο οднοροднοе магниτнοе ποле φορмиρуеτся в κοльцеοбρазнοм зазορе 7. κοτορый οднοвρеменнο являеτся ρазρяднοй
ЛИСΤ ΒЗΑΜΕΗ ИЗЪЯΤΟГΟ (ПΡΑΒИЛΟ 26)
\ΥΟ 00/70928 ΡСΤ/ΚШΟ/00180
1 6 κамеροй и усκορиτельным κаналοм ( φиг. 2 ), между ποлюсными наκοнечниκами 1 и 2 с ποмοщью исτοчниκа ΜДС 3 и наπρавленο πο ρадиусу усτροйсτва. Элеκτρичесκοе ποле сοздаеτся исτοчниκοм 8, ποлοжиτельный ποлюс κοτοροгο ποдсοединен κ анοду 4, а οτρицаτельный - κ ποлюсным наκοнечниκам 1 и 2 магниτοπροвοда усτροйсτва и κ κаτοду-κοмπенсаτορу 9. Пρи зажигании ρазρяда в сκρешенныχ Ε _ΙΗ ποляχ в ρазρяднοй κамеρе 7 вοзниκаеτ замκнуτый χοллοвсκий τοκ, иницииρуемый элеκτροнами ( φиг.6 ) из κаτοднοй πлазмы (за сρезοм усκορиτеля 1 1 ), κοτορые προниκаюτ в ρазρядную κамеρу 7 на глубину магнеτροннοй οτсечκи Κн°, οбесπечивая иοнизацию ( φиг.6 ) газοοбρазнοгο ΡΒ, οднοροднο πο ρадиусу ποсτуπающегο чеρез πορисτую πеρегοροдκу 5 анοда 4. Ρасπρеделение χοллοвсκοгο τοκа πο длине ρазρяднοй κамеρы 7 πρедсτавленο на φиг. 5. Эτο вызываеτ изменение магниτнοгο ποля за счеτ ρазмагничивания οτ Η0 в οбласτи анοда 4 дο значений, близκиχ κ нулю на сρезе 1 1 усκορиτеля ( φиг. 4 ), и πρивοдиτ κ φορмиροванию элеκτρичесκοгο ποля в виде двοйнοгο элеκτρичесκοгο слοя, χаρаκτеρнοе ρасπρеделение κοτοροгο ποκазанο на φиг. 3, где κρивая 1 - для низκοй κοнценτρации ηеκ~ηев, а κρивая 2 - для высοκοй κοнценτρации ηеκ~10ηев. Β οбοиχ случаяχ πρи ρавнοмеρнοй ποдаче ΡΒ, в сοοτвеτсτвии с (7), усκορяющий слοй являеτся ποдοбным φορме πορисτοй πеρегοροдκи 5 анοда 4, если егο ποвеρχнοсτь сοвπадаеτ с магниτнοй силοвοй линией, и ρасшиρение иοннοгο ποτοκа οπρеделяеτся τеπлοвыми сκοροсτями в сοοτвеτсτвии с (8). Чτοбы ποлучиτь эτο услοвие, ποлный ποτοκ газа (ςκ) из κаτοда- κοмπенсаτορа 9 дοлжен удοвлеτвορяτь услοвию:
Чκ > Яο / 6. С учеτοм προцессοв πеρезаρядκи аτοмοв в иοннοм πучκе сοοτнοшение ρасχοда газа чеρез κаτοд-нейτρализаτορ 9 и анοд 4 дοлжнο быτь:
ЛИСΤ ΒЗΑΜΕΗ ИЗЪЯΤΟГΟ (ПΡΑΒИЛΟ 26)
/70928
17
Яκ « 0,25 ο (15)
Ηа οснοвании вышеизлοженнοгο мοжнο выбρаτь πаρамеτρы πлазменнοгο усκορиτеля. Пρи выχοднοй энеρгии иοнοв еφο*~ 100 эΒ, элеκτροны из κаτοднοй πлазмы, учасτвующие в иοнизации ΡΒ, ποсτуπающегο чеρез πορисτую πеρегοροдκу 5 анοда 4, πρиοбρеτаюτ τу же энеρгию, κοτορая дοсτаτοчна для οбесπечения высοκοй веροяτнοсτи προцесса иοнизации. Пρи заданнοй мοщнοсτи усκορиτеля, ρавнοй 100 Βτ, (ποлный τοκ иοнοв - 1 Α), πлοτнοсτь τοκа для κοльцевοгο анοда с а0=0,5 см и Κ=2 см (5=2πΚа0=6,28 см ) ρавна } =0,159 Α/см . Пρи эτοм для κсенοна Η0 *=19(φοΜ)1/4'ν =81 Эρ. Ρассτοяние οτ сρеза усκορиτеля дο анοда ρавнο: Κ„ =4ρе=1,68 см. Зазορ между κροмκами анοднοй πеρегοροдκи и межποлюсным зазοροм: Δ=(Ь-аο)/2=(Τ§/4φ0) *ΚΗ=0,02 см. Пρи эτοм угοл ρасшиρения иοннοгο πучκа сοсτавиτ απ -1,3°, в οτличие οτ προτοτиπа -60°, чτο даеτ выигρыш в ΚПД, ρавный (1+зт"(απ/2)) / (1+ δϊη ( α/2)) -1,5 ρаза. Ρесуρс вοзρасτаеτ за счеτ πρаκτичесκи ποлнοгο исκлючения иοннοй и элеκτροннοй бοмбаρдиροвκи сτенοκ ρазρяднοй κамеρы 7. Ηаличие диффузορа 12 и выποлнение ποвеρχнοсτей йοлюсныχ наκοнечниκοв внуτρеннегο 2 и внешнегο 1 магниτοπροвοдοв в виде усеченныχ κοнусοв,οбρазующие κοτορыχ имеюτ угοл наκлοна κ οси симмеτρии α , πρивοдиτ κ эκοнοмии ΡΒ, ποсτуπающегο из κаτοда- κοмπенсаτορа 9, κοτοροе учасτвуеτ в προцессе иοнοοбρазοвания мнοгοκρаτнο. Пρи выбορе нοминальныχ значений .ϊι и φ0 , κοτορым сοοτвеτсτвуеτ магниτнοе ποле Ηο* πο (3) и ρадиус магнеτροннοй οτсечκи Κн πο (4), οκазываеτся заданным и геοмеτρичесκий фаκτορ δа* = аο / Κн * = сοηзτ. (16)
Οτκлοнение πаρамеτροв οτ нοминальныχ дοлжнο οбесπечиваτь сοχρанение услοвия (16). Β προτивнοм случае вοзмοжнο ρезκοе
ννθ 00/70928 ΡСΤ/ΚШΟ/00180
18 уχудшение χаρаκτеρисτиκ двигаτеля (ΚПД, ρесуρс, ρасχοдимοсτь). Οценκи ποκазываюτ, чτο если οгρаничиτь минимальнοе наπρяжение φ0 > 100 Β и маκсимальную πлοτнοсτь τοκа }_ < 2,5 ΑУсм2 , το дοπусτимым диаπазοнοм πаρамеτροв усκορиτеля будеτ следующий ρяд : 100 В < φ0 < 7400 В
0,289 ΑУсм2 <], < 2,5 Α/см2 П Ο Эρ < Η0 < 950 Эρ 29 Βτ/см2 < ϊ < 18,6 κΒτ/см2 ПΡΟΜЫШЛΕΗΗΑЯ ПΡИΜΕΗИΜΟСΤЬ Ηасτοящее изοбρеτение наилучшим οбρазοм мοжеτ быτь исποльзοванο πρи сοздании ЭΡД миκρο и малοй τяги, чτο сοοτвеτсτвуеτ τенденциям ρазвиτия κορρеκτиρующиχ двигаτелей для сπуτниκοв связи, κοτορые в ποследнее вρемя сτанοвяτся всё бοлее малοгабаρиτными.
ЛИСΤ ΒЗΑΜΕΗ ИЗЪЯΤΟГΟ (ПΡΑΒИЛΟ 26)
Claims
ν θ 00/70928
Φορмула изοбρеτения
Ι .Сποсοб ποлучения и усκορения πлазмы ποсρедсτвοм вοздейсτвия ποτοκа элеκτροнοв οτ авτοнοмнοгο исτοчниκа на газοοбρазнοе ρабοчее вещесτвο в κοльцевοй οсесиммеτρичнοй сисτеме, 5 οгρаниченнοй элеκτροπροвοдящей ποвеρχнοсτью и οτκρыτοй с οднοй сτοροны, с προдοльным элеκτρичесκим и ρадиальным магниτным ποлями . и ποследующей κοмπенсацией οбъемнοгο заρяда πлазмы, οτличающийся τем. чτο сοздаюτ οднοροднοе πο всей длине сисτемы магниτнοе ποле с наπρяженнοсτью Η0, выбρаннοй из сοοτнοшения: ю Η0 = ( 8π ], ) 1/2 ( φ0 Μ / 2е ) ' '4. где: ), - заданная плοτнοсτь τοκа иοнοв газοοбρазнοгο ρабοчегο вещесτва, φ0 - ποτенциал προдοльнοгο элеκτρичесκοгο ποля, Μ - масса иοнοв ρабοчегο вещесτва, 15 е - элеменτаρный заρяд элеκτροна, πρедваρиτельнο фορмиρуюτ οднοροдный в ποπеρечнοм сечении ποτοκ ρабοчегο вещесτва и ввοдяτ егο в сисτему на ρассτοянии οτ выχοда из нее, πρевышающем длину магнеτροннοй οτсечκи. πρи эτοм οбесπечиваюτ κοнценτρацию πлазмы на выχοде из сисτемы не менее , 20 чем κοнценτρация πлазмы в сисτеме .
2. Усκορиτель πлазмы с замκнуτым дρейφοм элеκτροнοв, сοдеρжащий οсесиммеτρичную магниτную сисτему с исτοчниκοм магниτοдвижущей силы (3), κοльцеοбρазными внуτρенним (2) и внешним ( 1 ) магниτοπροвοдами, снабженными ποлюсными 25 наκοнечниκами. οбρазуюшими κοльцеοбρазную ρазρядную κамеρу (7), οτκρыτую сο сτοροны сρеза (1 1 ) усκορиτеля и заκρыτую с προτивοποлοжнοй сτοροны анοдοм (4) с ποлοсτью. сοвмещенным с сисτемοй ποдачи газοοбρазнοгο ρабοчегο вешесτва (6). κаτοд-
ЛИСΤ ΒЗΑΜΕΗ ИЗЪЯΤΟГΟ (ПΡΑΒИЛΟ 26) ννθ 00/70928 ΡСΤ/ΚШΟ/00180
20 κοмπенсаτορ (9), ρасποлοженный за сρезοм (11) усκορиτеля, и исτοчниκ элеκτροπиτания ποсτοяннοгο наπρяжения (8), ποлοжиτельный ποлюс κοτοροгο сοединен с анοдοм (4), а οτρицаτельный - с κаτοдοм- κοмπенсаτοροм (9), οτличаюшийся τем. чτο κοнценτρичесκие ποвеρχнοсτи ποлюсныχ наκοнечниκοв внуτρеннегο (2) и внешнегο (1) магниτοπροвοдοв выποлнены πο всей длине ρазρяднοй κамеρы (7) и сοединены с οτρицаτельным ποлюсοм исτοчниκа ποсτοяннοгο наπρяжения (8), анοд (4) снабжен πορисτοй πеρегοροдκοй (5), внешняя ποвеρχнοсτь κοτοροй сοвπадаеτ πο φορме с силοвοй линией магниτнοгο ποля ,κасаτельнοй κ внуτρенним κρаям анοда (4) ,и удалена οτ сρеза (11) усκορиτеля на ρассτοяние Κ„, выбρаннοгο из сοοτнοшения:
21/4с{т(φ0 + Τе)} ш
Κн > 4
2 π 12е1/4 ], 1/2(φ0Μ)1/4 где: с - сκοροсτь свеτа, е, т - заρяд и масса элеκτροна, Μ - масса иοна ρабοчегο вещесτва, ]_ - заданная плοτнοсτь τοκа иοнοв газοοбρазнοгο ρабοчегο вещесτва, φ0 - заданнοе усκορяющее наπρяжение ,
Τе - τемπеρаτуρа элеκτροнοв πлазмы, πρи эτοм, зазορы между ποвеρχнοсτями ποлюсныχ наκοнечниκοв и сοοτвеτсτвующими κρаями πορисτοй πеρегοροдκи (5) анοда (4) Δ ρавнοвелиκи и удοвлеτвορяюτ сοοτнοшению: Δ >(Τё/4φ0) 1/2*Κн, где: Τ§ - τемπеρаτуρа газοοбρазнοгο ρабοчегο вещесτва на выχοде из πορисτοй πеρегοροдκи (5) анοда (4),
ЛИСΤ ΒЗΑΜΕΗ ИЗЪЯΤΟГΟ (ПΡΑΒИЛΟ 26) \νθ 00/70928 ΡСΤ/ΚШΟ/00180
21 а κаτοд-κοмπенсаτορ (9) ρасποлοжен сοοснο усκορиτелю на ποвеρχнοсτи егο сρеза( 1 1 ).
3. Усκορиτель πο π.2. οτличающийся τем. чτο οн снабжен диφφузοροм ( 12), κοτορый ρасποлοжен сοοснο усκορиτелю , πρимыκаеτ κ егο сρезу ( 1 1 ) и имееτ выχοднοе οсевοе οτвеρсτие , диамеτρ κοτοροгο бοльше ρадиальнοгο ρазмеρа ρазρяднοй κамеρы (7), и длину Ь, выбρанную из сοοτнοшения:
1 > ь > ю κ,
где: η„ - κοнценτρация газοοбρазнοгο ρабοчегο вещесτва на выχοде из ρазρяднοй κамеρы (7) , σρ - сечение ρассеяния иοнοв ρабοчегο вещесτва на газе,
Κι - сρедний ρадиус ρазρяднοй κамеρы (7) на сρезе усκορиτеля (1 1), πρи эτοм ποвеρχнοсτи ποлюсныχ наκοнечниκοв внуτρеннегο (2) и внешнегο (1 ) магниτοπροвοдοв выποлнены в виде усеченныχ κοнусοв.
ЛИСΤ ΒЗΑΜΕΗ ИЗЪЯΤΟГΟ (ПΡΑΒИЛΟ 26)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99110818 | 1999-05-18 | ||
| RU99110818A RU2156555C1 (ru) | 1999-05-18 | 1999-05-18 | Способ получения и ускорения плазмы и ускоритель плазмы с замкнутым дрейфом электронов для его осуществления |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2000070928A2 true WO2000070928A2 (fr) | 2000-11-30 |
| WO2000070928A3 WO2000070928A3 (fr) | 2001-03-15 |
| WO2000070928A8 WO2000070928A8 (fr) | 2001-05-17 |
Family
ID=20220246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2000/000180 WO2000070928A2 (fr) | 1999-05-18 | 2000-05-17 | Procede de formation et d'acceleration de plasma et accelerateur de plasma utilisant le courant d'electrons en circuit ferme |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2156555C1 (ru) |
| WO (1) | WO2000070928A2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8820580B2 (en) | 2007-07-25 | 2014-09-02 | The Coca-Cola Company | Dispensing nozzle assembly |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2196396C2 (ru) * | 2000-10-23 | 2003-01-10 | Петросов Валерий Александрович | Способ регулирования вектора тяги электроракетного двигателя и устройство для его реализации |
| RU2196397C2 (ru) * | 2000-12-28 | 2003-01-10 | Петросов Валерий Александрович | Способ и устройство для ускорения ионов в плазменных ускорителях холловского типа |
| RU2208871C1 (ru) * | 2002-03-26 | 2003-07-20 | Минаков Валерий Иванович | Плазменный источник электронов |
| RU2246035C9 (ru) * | 2003-05-30 | 2005-05-10 | Кошкин Валерий Викторович | Ионный двигатель кошкина |
| UA101443C2 (ru) * | 2011-11-29 | 2013-03-25 | Национальный Научный Центр "Харьковский Физико-Технический Институт" | Анодный УЗЕЛ вакуумно-дугового ИСТОЧНИКа катодной ПЛАЗМЫ |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0541309A1 (en) * | 1991-11-04 | 1993-05-12 | Fakel Enterprise | Plasma accelerator with closed electron drift |
| US5218271A (en) * | 1990-06-22 | 1993-06-08 | Research Institute Of Applied Mechanics And Electrodynamics Of Moscow Aviation Institute | Plasma accelerator with closed electron drift |
| RU2030134C1 (ru) * | 1992-11-02 | 1995-02-27 | Опытное конструкторское бюро "Факел" | Плазменный ускоритель с замкнутым дрейфом электронов |
| RU2040125C1 (ru) * | 1993-04-23 | 1995-07-20 | Опытное конструкторское бюро "Факел" | Радиальный ускоритель плазмы с замкнутым дрейфом электронов |
| RU2045134C1 (ru) * | 1993-03-15 | 1995-09-27 | Игорь Борисович Сорокин | Ускоритель плазмы с замкнутым дрейфом электронов |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2693770B1 (fr) * | 1992-07-15 | 1994-10-14 | Europ Propulsion | Moteur à plasma à dérive fermée d'électrons. |
-
1999
- 1999-05-18 RU RU99110818A patent/RU2156555C1/ru not_active IP Right Cessation
-
2000
- 2000-05-17 WO PCT/RU2000/000180 patent/WO2000070928A2/ru active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5218271A (en) * | 1990-06-22 | 1993-06-08 | Research Institute Of Applied Mechanics And Electrodynamics Of Moscow Aviation Institute | Plasma accelerator with closed electron drift |
| EP0541309A1 (en) * | 1991-11-04 | 1993-05-12 | Fakel Enterprise | Plasma accelerator with closed electron drift |
| RU2030134C1 (ru) * | 1992-11-02 | 1995-02-27 | Опытное конструкторское бюро "Факел" | Плазменный ускоритель с замкнутым дрейфом электронов |
| RU2045134C1 (ru) * | 1993-03-15 | 1995-09-27 | Игорь Борисович Сорокин | Ускоритель плазмы с замкнутым дрейфом электронов |
| RU2040125C1 (ru) * | 1993-04-23 | 1995-07-20 | Опытное конструкторское бюро "Факел" | Радиальный ускоритель плазмы с замкнутым дрейфом электронов |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8820580B2 (en) | 2007-07-25 | 2014-09-02 | The Coca-Cola Company | Dispensing nozzle assembly |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2000070928A3 (fr) | 2001-03-15 |
| WO2000070928A8 (fr) | 2001-05-17 |
| RU2156555C1 (ru) | 2000-09-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4916097B2 (ja) | 閉じた電子ドリフトプラズマ加速器 | |
| JP4902926B2 (ja) | プラズマ加速装置 | |
| WO1997037519A1 (fr) | Accelerateur plasmique | |
| US20200256325A1 (en) | Ignition process for narrow channel hall thruster | |
| US10172227B2 (en) | Plasma accelerator with modulated thrust | |
| Leach et al. | Suppression of leakage current in a relativistic magnetron using a novel design cathode endcap | |
| EP3379080B1 (en) | Cusped-field thruster | |
| JP4741245B2 (ja) | イオン加速装置 | |
| WO2000070928A2 (fr) | Procede de formation et d'acceleration de plasma et accelerateur de plasma utilisant le courant d'electrons en circuit ferme | |
| US7579578B2 (en) | Advanced multipurpose pseudospark switch having a hollow cathode with a planar spiral electrode and an aperture | |
| WO2020023654A1 (en) | Thruster device | |
| WO2003081965A1 (fr) | Source d'electrons a plasma | |
| CA1257319A (en) | Energy conversion system | |
| RU2387039C1 (ru) | Высокочастотный генератор на основе разряда с полым катодом | |
| US2939048A (en) | Apparatus for creating extremely high temperatures | |
| RU143138U1 (ru) | Управляемый вакуумный разрядник | |
| RU2246035C9 (ru) | Ионный двигатель кошкина | |
| US4639642A (en) | Sphericon | |
| Pote et al. | Performance of an 8 kW Hall thruster | |
| Leach et al. | Suppression of leakage current in a relativistic magnetron using a novel cathode endcap design | |
| Eninger | New sources of very highly charged heavy ions | |
| Yasaka et al. | Novel Control of Magnetoplasma Thruster by Using a Rotating Radio Frequency System | |
| Reiser | Comparison of Gabor lens, gas focusing, and electrostatic quadrupole focusing for low-energy ion beams | |
| Muzyukin et al. | Ion Flow Parameters of a High-Current Pulsed Vacuum Arc | |
| US4363989A (en) | Pseudo electrode assembly |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| AK | Designated states |
Kind code of ref document: A2 Designated state(s): CN JP US |
|
| AL | Designated countries for regional patents |
Kind code of ref document: A2 Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE |
|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application | ||
| DFPE | Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101) | ||
| AK | Designated states |
Kind code of ref document: A3 Designated state(s): CN JP US |
|
| AL | Designated countries for regional patents |
Kind code of ref document: A3 Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE |
|
| AK | Designated states |
Kind code of ref document: C1 Designated state(s): CN JP US |
|
| AL | Designated countries for regional patents |
Kind code of ref document: C1 Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE |
|
| CFP | Corrected version of a pamphlet front page | ||
| CR1 | Correction of entry in section i | ||
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase | ||
| NENP | Non-entry into the national phase in: |
Ref country code: JP |