JPH05248346A - 電子衝撃型イオンエンジン - Google Patents
電子衝撃型イオンエンジンInfo
- Publication number
- JPH05248346A JPH05248346A JP4862292A JP4862292A JPH05248346A JP H05248346 A JPH05248346 A JP H05248346A JP 4862292 A JP4862292 A JP 4862292A JP 4862292 A JP4862292 A JP 4862292A JP H05248346 A JPH05248346 A JP H05248346A
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- JP
- Japan
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- magnets
- discharge vessel
- ion engine
- electron impact
- magnet
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Abstract
(57)【要約】
【目的】高推力、高効率の電子衝撃型イオンエンジンを
提供する。 【構成】放電容器１の内壁面にカスプ磁場を形成するた
めの環状の磁石１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２
ｅが設けられている。これらのうち磁石１２ｂおよび磁
石１２ｄの周囲には、放電容器１および磁石１２ａ〜１
２ｅとは絶縁された非磁性金属材製の磁石カバー１３
ａ，１３ｂが設けられており、これら磁石カバー１３
ａ，１３ｂには電源１４により主陰極用のホローカソー
ドと同じ負電位が与えられている。
提供する。 【構成】放電容器１の内壁面にカスプ磁場を形成するた
めの環状の磁石１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２
ｅが設けられている。これらのうち磁石１２ｂおよび磁
石１２ｄの周囲には、放電容器１および磁石１２ａ〜１
２ｅとは絶縁された非磁性金属材製の磁石カバー１３
ａ，１３ｂが設けられており、これら磁石カバー１３
ａ，１３ｂには電源１４により主陰極用のホローカソー
ドと同じ負電位が与えられている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、人工衛星などの宇宙構
造物の南北位置保持や主推進などに用いられる電子衝撃
型イオンエンジンに関する。
造物の南北位置保持や主推進などに用いられる電子衝撃
型イオンエンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から人工衛星などの宇宙構造物の南
北位置保持や軌道制御、主推進などに電子衝撃型イオン
エンジンが用いられている。
北位置保持や軌道制御、主推進などに電子衝撃型イオン
エンジンが用いられている。
【０００３】このような電子衝撃型イオンエンジンの主
要部は通常、図６に示すように構成されている。すなわ
ち、鉄材などで有底筒状に形成された放電容器１を備え
ており、この放電容器１の開口部はスクリーングリッド
２と加速グリッド３と減速グリッド４からなる３枚の電
極板によって形成された加速電極５によって蓋されてい
る。スクリーングリッド２と加速グリッド３と減速グリ
ッド４には、それぞれ数千個のイオンビーム通過孔６が
同軸的に形成されている。放電容器１の底壁中央部には
小径の開口部７が形成されており、この開口部７は筒体
８を介してガス導入系９に通じている。そして、筒体８
内には主陰極となるホローカソード１０が配置されてい
る。また、放電容器１の内壁面には図７に示すようにＮ
極とＳ極が交互に内側になるように環状の磁石１２ａ，
１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅが固定されている。
要部は通常、図６に示すように構成されている。すなわ
ち、鉄材などで有底筒状に形成された放電容器１を備え
ており、この放電容器１の開口部はスクリーングリッド
２と加速グリッド３と減速グリッド４からなる３枚の電
極板によって形成された加速電極５によって蓋されてい
る。スクリーングリッド２と加速グリッド３と減速グリ
ッド４には、それぞれ数千個のイオンビーム通過孔６が
同軸的に形成されている。放電容器１の底壁中央部には
小径の開口部７が形成されており、この開口部７は筒体
８を介してガス導入系９に通じている。そして、筒体８
内には主陰極となるホローカソード１０が配置されてい
る。また、放電容器１の内壁面には図７に示すようにＮ
極とＳ極が交互に内側になるように環状の磁石１２ａ，
１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅが固定されている。
【０００４】この電子衝撃型イオンエンジンでは、ホロ
ーカソード１０に対して放電容器１および磁石１２ａ〜
１２ｅが陽極電位に保たれる。この状態で推進剤、例え
ばＸｅガス（キセノンガス）がガス導入系９からホロー
カソード１０内を通って放電容器１内に導入される。ホ
ローカソード１０と放電容器１との間に放電が生起さ
れ、ホローカソード１０から放出された電子が加速され
る。この電子が放電容器１内のＸｅガスに衝突し、放電
容器１内に電離プラズマが生成される。この電離プラズ
マは、磁石１２ａ〜１２ｅが作るカスプ磁場によって放
電容器１の内周面から離れた領域に、いわゆる閉じ込め
られる。加速電極５は電離プラズマからＸｅ+ イオンを
引き出し、１ｋｅＶ程度の運動エネルギを与えてイオン
ビーム通過孔６から宇宙空間に放出することにより推力
を発生させる。中和器１１は放出されたＸｅ+ イオンビ
ームと同じ量の電子を宇宙空間に放出して中和し、人工
衛星などの宇宙構造物が帯電するのを防止する。
ーカソード１０に対して放電容器１および磁石１２ａ〜
１２ｅが陽極電位に保たれる。この状態で推進剤、例え
ばＸｅガス（キセノンガス）がガス導入系９からホロー
カソード１０内を通って放電容器１内に導入される。ホ
ローカソード１０と放電容器１との間に放電が生起さ
れ、ホローカソード１０から放出された電子が加速され
る。この電子が放電容器１内のＸｅガスに衝突し、放電
容器１内に電離プラズマが生成される。この電離プラズ
マは、磁石１２ａ〜１２ｅが作るカスプ磁場によって放
電容器１の内周面から離れた領域に、いわゆる閉じ込め
られる。加速電極５は電離プラズマからＸｅ+ イオンを
引き出し、１ｋｅＶ程度の運動エネルギを与えてイオン
ビーム通過孔６から宇宙空間に放出することにより推力
を発生させる。中和器１１は放出されたＸｅ+ イオンビ
ームと同じ量の電子を宇宙空間に放出して中和し、人工
衛星などの宇宙構造物が帯電するのを防止する。
【０００５】ところで、最近では上記のように構成され
る電子衝撃型イオンエンジンを軌道間輸送機の主推進機
として使用することが検討されている。主推進機は、大
きな推力を必要とする。したがって、主推進機を実現す
るには大型の電子衝撃型イオンエンジンを一箇所に数１
０台から数１００台並べること、すなわちクラスタ化す
る必要がある。
る電子衝撃型イオンエンジンを軌道間輸送機の主推進機
として使用することが検討されている。主推進機は、大
きな推力を必要とする。したがって、主推進機を実現す
るには大型の電子衝撃型イオンエンジンを一箇所に数１
０台から数１００台並べること、すなわちクラスタ化す
る必要がある。
【０００６】しかしながら、従来の電子衝撃型イオンエ
ンジンでは、次のような理由で数１０台以上のクラスタ
化が困難であった。すなわち、電子衝撃型イオンエンジ
ンでは通常、熱が発生する。加速電極５で使用される電
気エネルギはほとんど全てが推力に使用されるため、こ
の熱の大半は放電容器１内に電離プラズマを発生させ、
維持するための放電電力によるものである。この熱の発
生は電源の大容量化を招くばかりか、隣接するエンジン
相互に悪影響を与える。
ンジンでは、次のような理由で数１０台以上のクラスタ
化が困難であった。すなわち、電子衝撃型イオンエンジ
ンでは通常、熱が発生する。加速電極５で使用される電
気エネルギはほとんど全てが推力に使用されるため、こ
の熱の大半は放電容器１内に電離プラズマを発生させ、
維持するための放電電力によるものである。この熱の発
生は電源の大容量化を招くばかりか、隣接するエンジン
相互に悪影響を与える。
【０００７】したがって、クラスタ化を実現するには、
推力に寄与しない電気エネルギ、すなわち放電電力を最
小限に抑えた効率の良い電子衝撃型イオンエンジンを必
要とする。放電電力を最小限に抑えるためには、電離プ
ラズマの放電容器への損失を減らす必要がある。
推力に寄与しない電気エネルギ、すなわち放電電力を最
小限に抑えた効率の良い電子衝撃型イオンエンジンを必
要とする。放電電力を最小限に抑えるためには、電離プ
ラズマの放電容器への損失を減らす必要がある。
【０００８】このようなことから、従来は図６および図
７に示すように、環状の磁石１２ａ〜１２ｅが作るリン
グカスプ磁場を使用して電離プラズマを閉じ込めるよう
にしている。このように磁石１２ａ〜１２ｅを配置する
と磁力線は図７中にＭで示すように磁石１２ａ〜１２ｅ
の近傍に集中し、放電容器１の壁面近傍には存在しな
い。したがって、電離プラズマを放電容器１の内面から
離れた領域に閉じ込めることができる。また、磁石１２
ａ〜１２ｅの間隔を適当に設定すると、スクリーングリ
ッド２の近傍においてイオン飽和電流密度の一様な領域
を広くすることができ、大口径イオンビームの引き出し
が可能となる。
７に示すように、環状の磁石１２ａ〜１２ｅが作るリン
グカスプ磁場を使用して電離プラズマを閉じ込めるよう
にしている。このように磁石１２ａ〜１２ｅを配置する
と磁力線は図７中にＭで示すように磁石１２ａ〜１２ｅ
の近傍に集中し、放電容器１の壁面近傍には存在しな
い。したがって、電離プラズマを放電容器１の内面から
離れた領域に閉じ込めることができる。また、磁石１２
ａ〜１２ｅの間隔を適当に設定すると、スクリーングリ
ッド２の近傍においてイオン飽和電流密度の一様な領域
を広くすることができ、大口径イオンビームの引き出し
が可能となる。
【０００９】しかし、上記構成であると、主陰極である
ホローカソード１０を出た電子ｅが放電容器１内の中心
部をＸｅガスに衝突しながら移動し、磁石１２ａ〜１２
ｅの近傍で磁力線Ｍに巻き付きながら磁力線カスプ部に
流れて行くとき、Ｘｅ+ イオンの一部が電子ｅの作る電
場によって引っ張られ、電子ｅと同じ様に磁力線カスプ
部に流れて磁石１２ａ〜１２ｅの表面で電子ｅと再結合
する。すなわち、このＸｅ+ イオンと電子ｅとの再結合
によって大きな損失が生じる。この再結合領域が電離プ
ラズマ損失部で、この部分の面積が小さいほど閉じ込め
が良くなり、損失も小さくなる。しかし、この領域は放
電電流の流路も兼ねているので、小さ過ぎると放電電圧
が上昇し、新たな問題が生じ、結局、従来の構成では損
失を大幅に抑えることが困難で、クラスタ化の程度は高
々１０数台程度が限界であった。
ホローカソード１０を出た電子ｅが放電容器１内の中心
部をＸｅガスに衝突しながら移動し、磁石１２ａ〜１２
ｅの近傍で磁力線Ｍに巻き付きながら磁力線カスプ部に
流れて行くとき、Ｘｅ+ イオンの一部が電子ｅの作る電
場によって引っ張られ、電子ｅと同じ様に磁力線カスプ
部に流れて磁石１２ａ〜１２ｅの表面で電子ｅと再結合
する。すなわち、このＸｅ+ イオンと電子ｅとの再結合
によって大きな損失が生じる。この再結合領域が電離プ
ラズマ損失部で、この部分の面積が小さいほど閉じ込め
が良くなり、損失も小さくなる。しかし、この領域は放
電電流の流路も兼ねているので、小さ過ぎると放電電圧
が上昇し、新たな問題が生じ、結局、従来の構成では損
失を大幅に抑えることが困難で、クラスタ化の程度は高
々１０数台程度が限界であった。
【００１０】なお、図８に示すように５環の磁石を３環
に減らすことによって電離プラズマの閉じ込めを一層強
化することが考えられるが、この場合にはスクリーング
リッド２の近傍においてイオン飽和電流密度の一様性が
失われるため、大口径のイオンビームの引き出しが困難
となる。
に減らすことによって電離プラズマの閉じ込めを一層強
化することが考えられるが、この場合にはスクリーング
リッド２の近傍においてイオン飽和電流密度の一様性が
失われるため、大口径のイオンビームの引き出しが困難
となる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の電子
衝撃型イオンエンジンでは、スクリーングリッド近傍の
イオン飽和電流密度の一様性を保った状態で損失を十分
に抑えることが困難で、これが原因して数１０台以上の
規模のクラスタ化が困難であった。
衝撃型イオンエンジンでは、スクリーングリッド近傍の
イオン飽和電流密度の一様性を保った状態で損失を十分
に抑えることが困難で、これが原因して数１０台以上の
規模のクラスタ化が困難であった。
【００１２】そこで本発明は、スクリーングリッド近傍
のイオン飽和電流密度の一様性を保ちつつ電離プラズマ
の閉じ込めを強化でき、もって高推力、高効率の電子衝
撃型イオンエンジンを提供することを目的としている。
のイオン飽和電流密度の一様性を保ちつつ電離プラズマ
の閉じ込めを強化でき、もって高推力、高効率の電子衝
撃型イオンエンジンを提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、放電容器と、この放電容器に接続されて
上記放電容器内に作動ガスを導入するガス導入系と、前
記放電容器に通じる空間に設けられた主陰極と、この主
陰極から放出された電子を前記作動ガスに衝突させて前
記放電容器内にプラズマを生成させる手段と、前記放電
容器内に設けられ上記放電容器の内壁から離れた領域に
前記プラズマを位置させるためのカスプ磁場を形成する
複数の磁石と、前記プラズマ中のイオンを取り出し加速
して前記放電容器の外部へ送り出す加速電極とを備えた
電子衝撃型イオンエンジンにおいて、前記カスプ磁場の
磁力線に沿って進行する電子の進行領域を制限する電場
を前記放電容器内に形成する電場形成手段を備えてい
る。
に、本発明は、放電容器と、この放電容器に接続されて
上記放電容器内に作動ガスを導入するガス導入系と、前
記放電容器に通じる空間に設けられた主陰極と、この主
陰極から放出された電子を前記作動ガスに衝突させて前
記放電容器内にプラズマを生成させる手段と、前記放電
容器内に設けられ上記放電容器の内壁から離れた領域に
前記プラズマを位置させるためのカスプ磁場を形成する
複数の磁石と、前記プラズマ中のイオンを取り出し加速
して前記放電容器の外部へ送り出す加速電極とを備えた
電子衝撃型イオンエンジンにおいて、前記カスプ磁場の
磁力線に沿って進行する電子の進行領域を制限する電場
を前記放電容器内に形成する電場形成手段を備えてい
る。
【００１４】
【作用】主陰極から放出され、放電容器内に進んだ電子
ｅは作動ガスと衝突した後、カスプ磁場の磁力線に巻き
付きながら、カスプ領域に流れ込もうとする。しかし、
近くには電子の進行領域を制限する電場が与えられてい
るので、電子ｅはこの電場の影響を受け、特定の制限さ
れた領域だけへ流れる。損失となるＸｅ+ イオンは、電
子ｅの作る電場によって引き寄せられ、カスプ領域に移
行して再結合する。したがって、電子の進行領域が制限
されている分だけ電離プラズマの損失が減少することに
なる。この結果、電離プラズマを発生させ、維持するた
めの放電電力を減少させることができ、熱の発生も減少
させることができる。このため数１０台から数１００台
のクラスタ化が可能となる。
ｅは作動ガスと衝突した後、カスプ磁場の磁力線に巻き
付きながら、カスプ領域に流れ込もうとする。しかし、
近くには電子の進行領域を制限する電場が与えられてい
るので、電子ｅはこの電場の影響を受け、特定の制限さ
れた領域だけへ流れる。損失となるＸｅ+ イオンは、電
子ｅの作る電場によって引き寄せられ、カスプ領域に移
行して再結合する。したがって、電子の進行領域が制限
されている分だけ電離プラズマの損失が減少することに
なる。この結果、電離プラズマを発生させ、維持するた
めの放電電力を減少させることができ、熱の発生も減少
させることができる。このため数１０台から数１００台
のクラスタ化が可能となる。
【００１５】また、電子ｅの流れは強制的に電場を与え
た所の近傍以外は影響を受けない。しかも電離プラズマ
が電場を打ち消すので、強制的に与えた電場の影響が及
ぶ範囲は極めて狭い。したがって、スクリーングリッド
近傍のイオン飽和電流密度の一様性を保ち得る磁場配置
を採用でき、大口径のイオンビームを引出すことができ
る。
た所の近傍以外は影響を受けない。しかも電離プラズマ
が電場を打ち消すので、強制的に与えた電場の影響が及
ぶ範囲は極めて狭い。したがって、スクリーングリッド
近傍のイオン飽和電流密度の一様性を保ち得る磁場配置
を採用でき、大口径のイオンビームを引出すことができ
る。
【００１６】
【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。
る。
【００１７】図１には本発明の第一の実施例に係る電子
衝撃型イオンエンジンを一部切欠した斜視図が示されて
いる。また、図２には本実施例における放電容器の断面
図が示されている。これらの図では、図６および図７と
同一部分に同一符号が付されている。したがって、重複
する部分の説明は省略する。
衝撃型イオンエンジンを一部切欠した斜視図が示されて
いる。また、図２には本実施例における放電容器の断面
図が示されている。これらの図では、図６および図７と
同一部分に同一符号が付されている。したがって、重複
する部分の説明は省略する。
【００１８】この実施例に係る電子衝撃型イオンエンジ
ンにおいても、放電容器１の内壁面に環状の磁石１２
ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅがＮ極とＳ極とを
交互に内側にして設けられている。そして、磁石１２
ｂ，１２ｄの周囲には非磁性金属製の磁石カバー１３
ａ，１３ｂが放電容器１および磁石１２ｂ，１２ｄに対
して絶縁された状態で設けられている。この磁石カバー
１３ａ，１３ｂの電位は、図２に示すように電源１４に
より主陰極用のホローカソード１０と同じ電位、すなわ
ち陰極電位に保たれている。
ンにおいても、放電容器１の内壁面に環状の磁石１２
ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅがＮ極とＳ極とを
交互に内側にして設けられている。そして、磁石１２
ｂ，１２ｄの周囲には非磁性金属製の磁石カバー１３
ａ，１３ｂが放電容器１および磁石１２ｂ，１２ｄに対
して絶縁された状態で設けられている。この磁石カバー
１３ａ，１３ｂの電位は、図２に示すように電源１４に
より主陰極用のホローカソード１０と同じ電位、すなわ
ち陰極電位に保たれている。
【００１９】このような構成であると、主陰極用のホロ
ーカソード１０から放出され、放電容器１内に入った電
子ｅは作動ガスと衝突した後、カスプ磁場の磁力線Ｍに
巻き付きながらカスプ領域に流れ込もうとする。このと
きたとえば、図２に示すように磁石１２ａのＮ極から磁
石１２ｂのＳ極に向かう磁力線Ｍが通ってる部分を例に
とると、磁力線Ｍに巻き付きながらＳ極に向けて進行し
ようとした電子ｅは、陰極電位に保たれた磁石カバー１
３ａによる静電場によって減速を受け、この磁石カバー
１３ａの近傍で反射され隣のカスプ領域へと進行する。
Ｘｅ+ イオンは電子ｅの作る電場によって引き寄せられ
るので、引き寄せられたＸｅ+ イオンは磁石カバー１３
ａに達する前に方向を変えて隣のカスプ領域へ進行する
ことになる。したがって、電子ｅの進行領域が制限され
ている分だけプラズマ流路も狭くなり、プラズマの損失
が減少することになる。このため、放電電力を減少させ
ることができ、発熱を抑えることができる。
ーカソード１０から放出され、放電容器１内に入った電
子ｅは作動ガスと衝突した後、カスプ磁場の磁力線Ｍに
巻き付きながらカスプ領域に流れ込もうとする。このと
きたとえば、図２に示すように磁石１２ａのＮ極から磁
石１２ｂのＳ極に向かう磁力線Ｍが通ってる部分を例に
とると、磁力線Ｍに巻き付きながらＳ極に向けて進行し
ようとした電子ｅは、陰極電位に保たれた磁石カバー１
３ａによる静電場によって減速を受け、この磁石カバー
１３ａの近傍で反射され隣のカスプ領域へと進行する。
Ｘｅ+ イオンは電子ｅの作る電場によって引き寄せられ
るので、引き寄せられたＸｅ+ イオンは磁石カバー１３
ａに達する前に方向を変えて隣のカスプ領域へ進行する
ことになる。したがって、電子ｅの進行領域が制限され
ている分だけプラズマ流路も狭くなり、プラズマの損失
が減少することになる。このため、放電電力を減少させ
ることができ、発熱を抑えることができる。
【００２０】図３には本発明の第二の実施例に係る電子
衝撃型イオンエンジンにおける要部の概略縦断面図が示
されている。この図では図２と同一部分に同一符号が付
されている。したがって、重複する部分の説明は省略す
る。
衝撃型イオンエンジンにおける要部の概略縦断面図が示
されている。この図では図２と同一部分に同一符号が付
されている。したがって、重複する部分の説明は省略す
る。
【００２１】本実施例では、磁石１２ａ，１２ｃ，１２
ｅの内周面をこれら磁石とは絶縁状態に覆うように非磁
性金属材製の磁石カバー１３ａ，１３ｂ，１３ｃが設け
られている。そして、電源１４によって放電容器１およ
び各磁石１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅが主
陰極であるホローカソードと同電位に、また各磁石カバ
ー１３ａ，１３ｂ，１３ｃが陽極電位に保持されてい
る。
ｅの内周面をこれら磁石とは絶縁状態に覆うように非磁
性金属材製の磁石カバー１３ａ，１３ｂ，１３ｃが設け
られている。そして、電源１４によって放電容器１およ
び各磁石１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅが主
陰極であるホローカソードと同電位に、また各磁石カバ
ー１３ａ，１３ｂ，１３ｃが陽極電位に保持されてい
る。
【００２２】このように構成されていると、第一の実施
例の場合に比べて電離プラズマの閉じ込めが若干悪くな
るが、電離プラズマの損失を抑制できる。また、この実
施例では各磁石を放電電極として使用しないので、磁石
が放電電流によって直接加熱されることはなく、したが
って、磁石が消磁する恐れは小さい。
例の場合に比べて電離プラズマの閉じ込めが若干悪くな
るが、電離プラズマの損失を抑制できる。また、この実
施例では各磁石を放電電極として使用しないので、磁石
が放電電流によって直接加熱されることはなく、したが
って、磁石が消磁する恐れは小さい。
【００２３】図４には本発明の第三の実施例に係る電子
衝撃型イオンエンジンにおける要部の概略縦断面図が示
されている。この図においても図２と同一部分に同一符
号が付されている。したがって、重複する部分の説明は
省略する。
衝撃型イオンエンジンにおける要部の概略縦断面図が示
されている。この図においても図２と同一部分に同一符
号が付されている。したがって、重複する部分の説明は
省略する。
【００２４】本実施例では、磁石１２ｂ，１２ｄが放電
容器１の内壁面に絶縁体１５を介して取り付けられてい
る。この磁石１２ｂ，１２ｄには電源１４により主陰極
であるホローカソードと同電位が与えられ、放電容器１
および残りの磁石１２ａ，１２ｃ，１２ｅには陽極電位
が与えられている。
容器１の内壁面に絶縁体１５を介して取り付けられてい
る。この磁石１２ｂ，１２ｄには電源１４により主陰極
であるホローカソードと同電位が与えられ、放電容器１
および残りの磁石１２ａ，１２ｃ，１２ｅには陽極電位
が与えられている。
【００２５】このように構成されていると、図２に示し
た実施例と同様の効果が得られることは勿論のこと、磁
石カバーを必要としないので構造が簡単となり、組立の
容易化を図ることができる。
た実施例と同様の効果が得られることは勿論のこと、磁
石カバーを必要としないので構造が簡単となり、組立の
容易化を図ることができる。
【００２６】図５には本発明の第四の実施例に係る電子
衝撃型イオンエンジンにおける主要部の概略縦断面図が
示されている。この図においても図２と同一部分に同一
符号が付されている。したがって、重複する部分の説明
は省略する。
衝撃型イオンエンジンにおける主要部の概略縦断面図が
示されている。この図においても図２と同一部分に同一
符号が付されている。したがって、重複する部分の説明
は省略する。
【００２７】本実施例では磁石１２ａ，１２ｃ，１２ｅ
が放電容器１の内壁面に絶縁体１５を介して取り付けら
れている。この磁石１２ａ，１２ｃ，１２ｅには電源１
４により陽極電位が与えられ、残りの磁石１２ｂ，１２
ｄおよび放電容器１には主陰極であるホローカソードと
同電位が与えられている。このように構成されている
と、図４に示した実施例と同様の効果が得ることができ
る。
が放電容器１の内壁面に絶縁体１５を介して取り付けら
れている。この磁石１２ａ，１２ｃ，１２ｅには電源１
４により陽極電位が与えられ、残りの磁石１２ｂ，１２
ｄおよび放電容器１には主陰極であるホローカソードと
同電位が与えられている。このように構成されている
と、図４に示した実施例と同様の効果が得ることができ
る。
【００２８】なお、本発明は上述した各実施例に限定さ
れるものではない。すなわち、上述した実施例では磁石
の数が５の場合について説明したが、５に限定されるも
のではない。また、推進剤としてＸｅガスを使用したが
Ｘｅガスに限定されるものではない。加速電極も三枚の
ものを使用しているが、三枚に限定されない。また、上
述した実施例ではカスプ磁場を形成させるために環状の
磁石を複数用いているが直線状の磁石を組合わせてもよ
い。
れるものではない。すなわち、上述した実施例では磁石
の数が５の場合について説明したが、５に限定されるも
のではない。また、推進剤としてＸｅガスを使用したが
Ｘｅガスに限定されるものではない。加速電極も三枚の
ものを使用しているが、三枚に限定されない。また、上
述した実施例ではカスプ磁場を形成させるために環状の
磁石を複数用いているが直線状の磁石を組合わせてもよ
い。
【００２９】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
高推力、高効率の電子衝撃型イオンエンジンが得られ、
数１０台から数１００台のクラスタ化に寄与できる。
高推力、高効率の電子衝撃型イオンエンジンが得られ、
数１０台から数１００台のクラスタ化に寄与できる。
【図１】本発明の第一の実施例に係る電子衝撃型イオン
エンジンを一部切欠して示す斜視図。
エンジンを一部切欠して示す斜視図。
【図２】同電子衝撃型イオンエンジンにおける放電容器
内の構造を説明するための概略縦断面図。
内の構造を説明するための概略縦断面図。
【図３】本発明の第二の実施例に係る電子衝撃型イオン
エンジンにおける主要部の概略縦断面図。
エンジンにおける主要部の概略縦断面図。
【図４】本発明の第三の実施例に係る電子衝撃型イオン
エンジンにおける主要部の概略縦断面図。
エンジンにおける主要部の概略縦断面図。
【図５】本発明の第四の実施例に係る電子衝撃型イオン
エンジンにおける主要部の概略縦断面図。
エンジンにおける主要部の概略縦断面図。
【図６】従来の電子衝撃型イオンエンジンを一部切欠し
て示す斜視図。
て示す斜視図。
【図７】同電子衝撃型イオンエンジンにおける放電容器
内の構造を説明するための概略縦断面図。
内の構造を説明するための概略縦断面図。
【図８】従来の電子衝撃型イオンエンジンにおいて磁石
数を変えた場合の放電容器内のカスプ磁場を説明するた
めの概略縦断面図。
数を変えた場合の放電容器内のカスプ磁場を説明するた
めの概略縦断面図。
１…放電容器、 ５…加速電極、９
…ガス導入系、 １０…主陰極用のホ
ローカソード、１２ａ〜１２ｅ…磁石、 １
３ａ〜１３ｃ…磁石カバー、１４…電源。
…ガス導入系、 １０…主陰極用のホ
ローカソード、１２ａ〜１２ｅ…磁石、 １
３ａ〜１３ｃ…磁石カバー、１４…電源。
Claims (5)
- 【請求項１】放電容器と、この放電容器に接続されて上
記放電容器内に作動ガスを導入するガス導入系と、前記
放電容器に通じる空間に設けられた主陰極と、この主陰
極から放出された電子を前記作動ガスに衝突させて前記
放電容器内にプラズマを生成させる手段と、前記放電容
器内に設けられ上記放電容器の内壁から離れた領域に前
記プラズマを位置させるためのカスプ磁場を形成する複
数の磁石と、前記プラズマ中のイオンを取り出し加速し
て前記放電容器の外部へ送り出す加速電極とを備えた電
子衝撃型イオンエンジンにおいて、前記カスプ磁場の磁
力線に沿って進行する電子の進行領域を制限する電場を
前記放電容器内に形成する電場形成手段を備えてなるこ
とを特徴とする電子衝撃型イオンエンジン。 - 【請求項２】前記電場形成手段は、陽極電位に保持され
た前記複数の磁石のうちの一部を上記磁石とは絶縁状態
に覆う磁石カバーと、この磁石カバーを前記主陰極と同
電位に保持する手段とを具備してなることを特徴とする
請求項１に記載の電子衝撃型イオンエンジン。 - 【請求項３】前記電場形成手段は、前記複数の磁石のう
ちの一部の磁石を上記磁石とは絶縁状態に覆う磁石カバ
ーと、この磁石カバーを陽極電位に保持するとともに前
記放電容器および前記複数の磁石を前記主陰極と同電位
に保持する手段とを具備してなることを特徴とする請求
項１に記載の電子衝撃型イオンエンジン。 - 【請求項４】前記電場形成手段は、前記放電容器および
前記複数の磁石のうちの一部の磁石を陽極電位に保持す
るとともに残りの磁石を前記主陰極と同電位に保持する
手段を備えてなることを特徴とする請求項１に記載の電
子衝撃型イオンエンジン。 - 【請求項５】前記電場形成手段は、前記放電容器および
前記複数の磁石のうちの一部の磁石を前記主陰極と同電
位に保持するとともに残りの磁石を陽極電位に保持する
手段を備えてなることを特徴とする請求項１に記載の電
子衝撃型イオンエンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4862292A JPH05248346A (ja) | 1992-03-05 | 1992-03-05 | 電子衝撃型イオンエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4862292A JPH05248346A (ja) | 1992-03-05 | 1992-03-05 | 電子衝撃型イオンエンジン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05248346A true JPH05248346A (ja) | 1993-09-24 |
Family
ID=12808508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4862292A Pending JPH05248346A (ja) | 1992-03-05 | 1992-03-05 | 電子衝撃型イオンエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05248346A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998012712A3 (en) * | 1996-09-08 | 1998-10-08 | Kinetic to mechanical energy conversion method, device, and system | |
| CN103410694A (zh) * | 2013-08-27 | 2013-11-27 | 哈尔滨工业大学 | 一种磁场位形可调的多级会切磁场等离子体推力器 |
| CN117108470A (zh) * | 2023-08-24 | 2023-11-24 | 北京理工大学 | 一种以磁铁为外电极的同轴式脉冲等离子体推力器 |
| CN121382567A (zh) * | 2025-10-15 | 2026-01-23 | 北京控制工程研究所 | 一种基于微波电离增强的高效微型离子推力器 |
-
1992
- 1992-03-05 JP JP4862292A patent/JPH05248346A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998012712A3 (en) * | 1996-09-08 | 1998-10-08 | Kinetic to mechanical energy conversion method, device, and system | |
| US6167704B1 (en) | 1996-09-08 | 2001-01-02 | Haim Goldenblum | Energy generation device |
| GB2352276A (en) * | 1996-09-08 | 2001-01-24 | Goldenblum Haim | Method, device and system for converting environmental heat into usable energy |
| GB2352276B (en) * | 1996-09-08 | 2002-04-10 | Goldenblum Haim | Method,device and system for converting environmental heat into usable energy |
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