DE602004013401T2

DE602004013401T2 - Plasmabeschleuniger mit geschlossener Elektronenbahn

Info

Publication number: DE602004013401T2
Application number: DE602004013401T
Authority: DE
Inventors: Olivier Secheresse; Antonina Bougrova; Alexei Morozov
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2003-07-09
Filing date: 2004-06-28
Publication date: 2009-05-07
Anticipated expiration: 2024-06-29
Also published as: FR2857555B1; JP4916097B2; UA81616C2; FR2857555A1; US20050035731A1; RU2344577C2; EP1496727B1; JP2005032728A; EP1496727A1; US7180243B2; RU2004120251A; DE602004013401D1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Plasmabeschleuniger mit geschlossener Elektronendrift, die Plasmaionenquellen bilden, die insbesondere als stationäre Plasmaantriebe im Gebiet der Raumfahrt aber auch in anderen technischen Gebieten, zum Beispiel bei der Ionenbehandlung mechanischer Teile, verwendet werden können.
STAND DER TECHNIK
Es sind bereits Ionenquellen bekannt, die durch zweistufige Systeme gebildet sind, die die elektrostatische Beschleunigung des Ionenflusses gewährleisten.
Ein Beispiel für solche Ionenquellen wird in der Patentschrift WO 01/93293 beschrieben. Gemäß diesem Dokument umfaßt eine Ionenquelle eine Kathodenkammer mit einem Gasverteiler, während eine Hohlanode eine Anodenkammer bildet, die durch die in der Wand der Kathodenkammer vorgesehene Ausgangsöffnung mit der Letzteren verbunden ist. Ein elektrostatisches System gewährleistet die Extraktion der Ionen mit der elektrisch isolierten Emissionselektrode, die in der Ausgangsöffnung der Anodenkammer angeordnet ist. Ein Magnetsystem erzeugt: in der Kathodenkammer und der Anodenkammer ein Magnetfeld mit einem Induktionsvektor in im wesentlichen axialer Richtung. Der Gasverteiler der Kathodenkammer wird auch als Zündelektrode verwendet, die an die Hohlanode angeschlossen ist. Eine zusätzliche, in elektrischer Hinsicht in bezug auf die Hohlanode und die Kathodenkammer isolierte Elektrode ist auf Höhe der Ausgangsöffnung der Kathodenkammer eingebaut und weist eine Öffnung auf, deren Durchmesser sehr viel kleiner ist als der maximale Innendurchmesser der Hohlanode. Die Ionisierung erfolgt in der Anodenkammer und der Kathodenkammer mit einem Magnetfeld, das im wesentlichen in Längsrichtung verläuft, während die Extraktion und die Beschleunigung der Ionen durch das elektrostatische System erzeugt werden. Solche Ionenquellen funktionieren im Bereich der kleinen Stromdichten (j_i > 2 mA/cm²) und sind nur mit hohen Beschleunigungsspannungen (U > 1000 V) wirksam, was ihre Anwendung einschränkt.
Unter den Quellen, bei denen die Beschleunigung der Ionen auf den elektromagnetischen Kräften beruht, kann der Plasmabeschleuniger des Typs KCPU genannt werden: nahezu stationärer koaxialer Plasmabeschleuniger (zum Beispiel im Artikel von Volochko A. U. et al. mit dem Titel „Studium des in zwei Stufen quasi stationären koaxialen Plasmabeschleunigers (KCPU) mit Stützelektroden", der im Februar 1990 in der Zeitschrift der Akademie der Wissenschaften der UDSSR, Plasmaphysik B. 16, A. 2, M. „Wissenschaft" erschienen ist).
Der KCPU umfaßt eine Anodengruppe, eine Kathodengruppe und eine Eingangsioneneinheit, die auf dem (rückwärtigen) Randflansch befestigt und von diesem Flansch isoliert sind. Die Anodengruppe und die Kathodengruppe sind mit Hilfe eines ringförmigen Scheibenisolators getrennt. Die Anodengruppe umfaßt eine zylindrische Traganode, die in der Form eines „Wicklungsrads" hergestellt ist, das auf dem Übergangsflansch befestigt ist. Um die Anode herum ist zusätzlich eine zylindrische dielektrische Abschirmung eingerichtet, die zur Erhöhung der Konzentration des Gases und des Plasmas im Raum außerhalb der Anode beiträgt. Die Kathodengruppe ist innerhalb des „Wicklungsrads" der Anodengruppe eingebaut und umfaßt zwei übereinanderliegende Kupferrohre, an deren Enden Lamellen befestigt sind, die das Rotationsellipsoid bilden. Auf dem inneren Rohr sind 128 Spitzen, Stromabnehmer mit kegelförmigem Schliff, befestigt, die im Längsschnitt acht Reihen bilden und unter Wiederholung der Form der Kathode mit Zwischenräumen zwischen den Lamellen angeordnet sind. Die Ioneneinheit ist aus vier Eingangsionskammern gebildet, die mit der Arbeitsgasquelle verbunden sind und über die Öffnungen des Randflansches symmetrisch gegenüber der Achse des Systems in einen Beschleunigungskanal des KCPU eingeführt sind. Jede Kammer umfaßt eine Anode, die die Form eines Vollzylinders aufweist, und eine profilierte Vollkathode.
So ist der KCPU-Beschleuniger wie ein zweistufiges System konstruiert. In der ersten Stufe des Beschleunigers wird das Arbeitsmittel ionisiert und bis auf die folgende Geschwindigkeit vorbeschleunigt: V ≈ 0,1 v_m: wobei: v_m = Strömungsgeschwindigkeit für die Plasmabeschleuniger mit ihrem charakteristischen Magnetfeld;
wobei:

θ: konstanter Beiwert,
m: Strömungsmenge in Masse des Arbeitsmittels,
c: Lichtgeschwindigkeit,
I: das Plasmavolumen zwischen den zwei koaxialen Elektroden durchfließender Strom.

In der zweiten Stufe wird die endgültige Beschleunigung des Plasmas ausgeführt.
Im KCPU wurden mit Entladeströmen von ungefähr 500 kA und Entladespannungen von ungefähr 10 kV mit der Energie der Wasserstoffionen von ungefähr 1 keV Plasmaflüsse von 0,2 m.c erhalten. Der KCPU-Beschleuniger besitzt eine große Leistung, die die Erzeugung von Teilchenströmen mit hoher Energie ermöglicht. Es sei erwähnt, daß in diesem Beschleuniger praktisch keine Leistungs- und Energie-Obergrenze vorhanden ist.
Dieser Typ von Plasmabeschleuniger ist elektromagnetisch, die Beschleunigung des Plasmas wird mit Hilfe der Durchflutungskraftdichte ausgeführt: fM = 1c (j × H),wobei:

c: Lichtgeschwindigkeit,
j: Dichte des Stroms,
H: das für den im Plasmavolumen fließenden Strom I charakteristische Magnetfeld.

Das Magnetfeld im KCPU wird durch die Ströme gebildet, die (dank des Vorhandenseins der koaxialen Elektroden) im Plasmavolumen fließen, und bildet das charakteristische Magnetfeld. Daraus folgt, daß dieser Typ von Beschleuniger nur bei hoher Leistung funktionieren kann. Aus diesem Grund scheint seine Verwendung als Antrieb zum Beispiel im Gebiet der Raumfahrt gegenwärtig nicht möglich.
Ein anderes Beispiel für einen Beschleuniger mit geschlossener Elektronendrift wird im Dokument US-B1-6 215 124 gegeben.
Aus denn Dokument FR 2 693 770 ist auch ein Plasmabeschleuniger mit geschlossener Elektronendrift bekannt, an dem beträchtliche Verbesserungen vorgenommen wurden, was die Ionisierungsbedingungen des Arbeitsmittels und die Ausgestaltung des Magnetfelds im gesamten Volumen des Koaxialkanals betrifft. Ein solcher Plasmabeschleuniger umfaßt eine Ionisierungs- oder Beruhigungskammer und eine Entladungskammer mit einem koaxialen Ionisierungs- und Beschleunigungskanal mit offenem Ausgang. Eine Gasentladungs-Hohlkathode ist auf der Seite des offenen Ausgangs des Koaxialkanals angeordnet. Eine ringförmige Anode ist am Eingang des Koaxialkanals angeordnet. Ein ringförmiger Gasverteiler ist in der Beruhigungskammer angebracht, ohne den Zugang zum Koaxialkanal zu verschließen. Die Entladungskammer und die Beruhigungskammer sind durch die Elemente des Magnetsystems des Beschleunigers gebildet, der ein Paar von Magnetpolen, einen Magnetkreis und einen Magnetfelderzeuger umfaßt. Die Magnetpole bilden ein Ende des Beschleunigers auf der Seite des offenen Ausgangs des ringförmigen Kanals. Einer der Magnetpole ist außen, der andere ist innen und infolgedessen begrenzen sie die Entladungskammer auf der Innen- und Außenseite. Ein anderes Ende des Beschleunigers auf der Seite der Beruhigungskammer ist durch einen Teil des Magnetkreises gebildet, der mit den Magnetpolen verbunden ist. Ein zylindrischer Mittelkern und sekundäre Tragelemente, die gleichförmig um Kammern herum angeordnet sind, verbinden so die Enden des Beschleunigers. Ein erster Magnetfelderzeuger ist zwischen der Beruhigungskammer und dem äußeren Magnetpol um den Beschleunigungskanal herum angeordnet, ein zweiter Magnetfelderzeuger befindet sich auf dem zylindrischen Mittelkern in der Nähe des inneren Magnetpols und ein dritter Magnetfelderzeuger ist auch auf dem zylindrischen Mittelkern im Bereich des Standorts der ringförmigen Anode angeordnet und befindet sich daher näher an der Beruhigungskammer.
So stimmt der Ionisierungsbereich des Arbeitsgases dank des Vorhandenseins der Ionisierungs- oder Beruhigungskammer nicht mit dem Beschleunigungsbereich überein. Dies beruht auf der Tatsache, daß der ringförmige Gasverteiler das Arbeitsgas direkt vor der Anode einpreßt. Das Magnetsystem mit drei Erzeugern gewährleistet im ringförmigen Kanal die Bildung eines nahezu radialen Magnetfelds, dessen Gradient durch eine maximale Induktion am Ausgang des Kanals gekennzeichnet ist. Die Kraftlinien des Magnetfelds sind senkrecht zur Symmetrieachse des ringförmigen Kanals im Ausgangsbereich ausgerichtet und diese Linien sind im Bereich des Kanals in der Nähe der Anode leicht geneigt. Die Ionisierung des Arbeitsgases wird in der Nähe der Anode gewährleistet, bevor es den ringförmigen Kanal erreicht. Dies hat die Erhöhung des Wirkungsgrades des Plasmaantriebs bis zu 60 bis 70% und die Verringerung des Divergenzwinkels des Ionenstrahls bis zu 10 bis 15% ermöglicht.
Der Ionisierungsgrad des Arbeitsgases im Beruhigungsbereich ist indes in einem solchen Beschleuniger nicht bedeutend, was durch Experimente bestätigt wurde.
AUFGABE UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung der Nachteile der bekannten Plasmabeschleuniger und insbesondere die Verbesserung der Wirksamkeit der Ionisierung des Arbeitsgases.
Aufgabe der Erfindung ist auch die Ermöglichung der Verwendung von unterschiedlichen Arbeitsmitteln mit einem großen Wirkungsgrad, die beträchtliche Verringerung des Divergenzwinkels des Ionenstrahls, die Verringerung des mit dem Ionenbeschleunigungsverfahren verbundenen Rauschpegels, die Erhöhung des Wirkungsgrads durch Verminderung der Verluste an elektrischem Strom an den Wänden, die Verlängerung der Lebensdauer durch die Verminderung der Intensitäten der abnormalen Ionen- und Elektronenerosionen und die Verbreiterung des Arbeitsbereichs hinsichtlich der Strömungsmenge (Schub) und des spezifischen Impulses.
Diese Aufgaben werden dank eines Plasmabeschleunigers mit geschlossener Elektronendrift gemäß Anspruch 1 gelöst, der folgendes umfaßt:

(a) eine ringförmige Ionisierungskammer, die durch Wände aus elektrisch leitendem Material begrenzt ist, deren Innenseiten mit einem elektrisch leitenden Material überzogen sind,
(b) eine Beschleunigungskammer, die von einem ringförmigen Beschleunigungskanal aus Isoliermaterial gebildet ist, welcher zur Ionisierungskammer koaxial ist, dessen Ausgang in stromabwärtiger Richtung offen ist und dessen stromaufwärtiger Eingang mit der Ionisierungskammer in Verbindung steht,
(c) eine ringförmige Anode, die am stromabwärtigen Ende der Ionisierungskammer in der Nähe des stromaufwärtigen Eingangs des Beschleunigungskanals angeordnet ist,
(d) eine Hohlkathode, die in der Nähe des stromabwärtigen Ausgangs des Beschleunigungskanals außerhalb von diesem angeordnet ist,
(e) eine erste Gleichspannungsquelle, deren Minuspol an die Kathode und deren Pluspol an die Anode angeschlossen ist,
(f) einen ringförmigen Gasverteiler, der in der Nähe des den stromaufwärtigen Teil der Ionisierungskammer bildenden Bodens angeordnet ist,
(g) einen Magnetkreis, der wenigstens einen zylindrischen Mittelkern, einen inneren Magnetpol und einen äußeren Magnetpol, die den offenen stromabwärtigen Ausgang des Beschleunigungskanals begrenzen, sowie einen rückwärtigen Boden umfaßt, der das stromaufwärtige Ende der Ionisierungskammer bildet, und
(h) Mittel zur Erzeugung eines Magnetfeldes, die wenigstens einen ersten Magnetfelderzeuger, der um die Beschleunigungskammer zwischen dem äußeren Magnetpol und der Ionisierungskammer angeordnet ist, einen zweiten

Magnetfelderzeuger, der um den zylindrischen Mittelkern zwischen dem inneren Magnetpol und dem auf der Seite der Ionisierungskammer gelegenen stromaufwärtigen Eingang des Beschleunigungskanals angeordnet ist, sowie einen dritten Magnetfelderzeuger umfassen, der um den zylindrischen Mittelkern zwischen dem zweiten Magnetfelderzeuger und dem stromaufwärtigen Ende der Ionisierungskammer angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß er ferner eine koaxiale ringförmige Spule umfaßt, welche in dem Hohlraum der Ionisierungskammer angeordnet ist, mit einer polarisierten leitenden Hülle versehen ist, die mit dem elektrische leitenden Material der Innenseiten der Wände der Ionisierungskammer an den Pluspol einer zweiten Spannungsquelle angeschlossen ist, deren Minuspol mit der Anode verbunden ist, und welche einen vierten Magnetfelderzeuger bildet, der mit den anderer Magnetfelderzeugern ein Magnetfeld mit einer magnetischen Kraftlinie bildet, die einen Punkt „X" aufweist, der einem zwischen der koaxialen ringförmigen Spule und der Anode gelegenen Magnetfeldnullpunkt entspricht.
So weist ein erfindungsgemäßer Plasmabeschleuniger mit einem Fluß, der aufgrund der Tatsache der Einführung einer mit Strom versorgten Spule in den Beruhigungsbereich der Ionisierungskammer, deren Magnetfeld in Verbindung mit demjenigen der anderen Magnetfeldquellen eine bestimmte Ausgestaltung bildet, die eine magnetische Kraftlinie umfaßt, die Trennung oder Trennungslinie genannt wird und einen Punkt X mit einem Magnetfeldnullpunkt aufweist, gut lokalisiert ist, einen geringen Rauschpegel auf. Dank dieser Merkmale kann der Beschleunigungskanal des Plasmabeschleunigers einen gut gebildeten Ionenstrom empfangen, indem das Phänomen der Herstellung des Äquipotentials der magnetischen Kraftlinien genutzt und eine Beschleunigungsdifferenz der Potentiale erzeugt wird. Der Bereich des Punktes X mit einem Magnetfeldnullpunkt stellt für die Ionen, die sich entlang der Trennung bilden, eine Falle dar.
Vorzugsweise umfassen die Magnetfelderzeugungsmittel einen fünften Magnetfelderzeuger, der in der Nähe des ringförmigen Gasverteilers angeordnet ist.
Der Magnetkreis kann ferner sekundäre ferromagnetische Tragelemente umfassen, die um die Ionisierungskammer und die Beschleunigungskammer herum verteilt sind, und die den rückwärtigen Magnetboden mit dem äußeren Magnetpol verbinden.
In diesem Fall umfassen die Magnetfelderzeugungsmittel vorzugsweise ferner einen sechsten Magnetfelderzeuger, der Bestandteile umfaßt, die um die sekundären ferromagnetischen Tragelemente herum angeordnet sind.
Die Magnetfelderzeugungsmittel können elektromagnetische Spulen aber auch wenigstens teilweise Permanentmagneten umfassen.
Die Ionisierungskammer weist in radialer Richtung eine Abmessung auf, die größer ist als die des Beschleunigungskanals aus Isoliermaterial.
Gemäß einem bestimmten Merkmal sind die koaxiale ringförmige Spule und ihre polarisierte leitende Hülle mit Hilfe von mit der Ionisierungskammer starr verbundenen Befestigungselementen angebracht.
Vorzugsweise ist die ringförmige Anode in bezug auf die Wand des Beschleunigungskanals mit einem radialen Spiel angebracht.
Die ringförmige Anode ist über eine elektrische Versorgungsleitung direkt mit dem Pluspol der ersten Gleichspannungsquelle verbunden, ohne anders als über die zweite Gleichspannungsquelle mechanisch noch elektrisch mit dem ringförmigen Gasverteiler oder dem elektrisch leitenden Material der Innenteile der Wände der Ionisierungskammer verbunden zu sein.
Als Beispiel legt die zweite Spannungsquelle an die leitende Hülle der koaxialen ringförmigen Spule eine positive Spannung von einigen Zehn Volt gegenüber der Anode an.
Vorzugsweise legt die zweite Spannungsquelle an das elektrisch leitende Material der Innenseiten der Wände der ringförmigen Ionisierungskammer ein Potential von etwa 20 bis 40 Volt gegenüber der Anode an.
Die Magnetfelderzeugungsmittel sind entsprechend ausgelegt, damit das Potential der magnetischen Kraftlinie, die einen einem Magnetfeldnullpunkt entsprechenden Punkt „x" aufweist, nahe dem Potential der Anode ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist der dritte Magnetfelderzeuger einen ersten und einen zweiten Bereich mit unterschiedlichen Durchmessern auf, wobei der in der Nähe der Anode befindliche erste Bereich einen größeren Durchmesser als der in der Nähe der Ionisierungskammer gelegene zweite Bereich aufweist.
Gemäß einer bestimmten Ausführungsform ist der Abstand zwischen der leitenden Hülle der koaxialen ringförmigen Spule und den Wänden der Ionisierungskammer größer als oder gleich etwa 20 Millimeter.
Der erfindungsgemäße Plasmabeschleuniger kann auf einen einen elektrischen Reaktionsantrieb für Satelliten bildenden Weltraum-Plasmaantrieb angewandt werden.
Der erfindungsgemäße Plasmabeschleuniger kann auch auf eine Ionenquelle zur Ionenbehandlung mechanischer Teile angewandt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere Merkmale und Vorteile gehen aus der folgenden Beschreibung von bestimmten Ausführungsformen hervor, die als Beispiele und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden; es zeigen:
1 eine schematische Darstellung des Grundkonzepts eines erfindungsgemäßen zweistufigen Plasmabeschleunigers;
2 eine schematische Darstellung des Prinzips anhand eines axialen Halbschnitts in Längsrichtung durch einen beispielhaften erfindungsgemäßen Plasmabeschleuniger, die den zugehörigen elektrischen Kreis für die Inbetriebnahme dieses Beschleunigers zeigt,
3 einen axialen Schnitt in Längsrichtung durch einen beispielhaften erfindungsgemäßen Plasmabeschleuniger, und
4 eine Darstellung der Topographie des Magnetfelds, das mit dem beispielhaften erfindungsgemäßen Plasmabeschleuniger erhalten wird.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BESTIMMTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
3 zeigt ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Plasmabeschleunigers.
Ein solcher Plasmabeschleuniger mit geschlossener Elektronendrift umfaßt eine erste Kammer 2, die durch Wände 52 aus einem elektrisch isolierenden Material begrenzt ist, deren Innenseiten mit einem leitfähigen Material 9 überzogen sind. Diese erste Kammer 2 bildet eine Ionisierungskammer oder Beruhigungskammer.
Eine zweite Kammer 3, die Beschleunigungskammer genannt wird, umfaßt einen ringförmigen Beschleunigungskanal 53 aus elektrisch isolierendem Material, dessen Ausgang 55 in stromabwärtiger Richtung offen ist. Der stromaufwärtige Eingang 54 des Beschleunigungskanals 53 steht mit dem Hohlraum der Ionisierungskammer 2 in Verbindung, die koaxial zur Beschleunigungskammer 3 ist.
Eine Hohlkathode 8 mit Gasentladung ist außerhalb des Beschleunigungskanals 53 in der Nähe von dessen Ausgang 55 angeordnet. Das Bezugszeichen 81 bezeichnet die elektrische Verbindungsleitung der Kathode mit dem Minuspol einer ersten Gleichspannungsquelle 82 (2). Das Bezugszeichen 88 bezeichnet die Gasversorgung der Hohlkathode 8.
Eine ringförmige Anode 7 ist am stromabwärtigen Ende der Ionisierungskammer 2 in der Nähe des stromaufwärtigen Eingangs 54 des Beschleunigungskanals 53 gelegen, der die Beschleunigungskammer 3 bildet.
Wie in 2 dargestellt, sind die Kathode 8 und die Anode 7 an den Minuspol beziehungsweise den Pluspol der Gleichspannungsquelle 82 angeschlossen und bilden den elektrischen Versorgungskreis. Die Anode 7 selbst ist vom leitenden Material 9 der Wände der Ionisierungskammer 2 isoliert.
Ein ringförmiger Gasverteiler 11 ist im Hohlraum der Ionisierungskammer 2 angeordnet, ohne den Eingang 54 des Beschleunigungskanals 53 zu verschließen. Der Gasverteiler ist auf der stromaufwärtigen Seite der Ionisierungskammer 2 angeordnet. Die Kathode 8 und der Gasverteiler 11 sind über die Leitungen 88 beziehungsweise 110 mit Quellen des zu ionisierenden Gases verbunden, die unabhängig voneinander oder gemeinsam sein können. Das durch die Leitung 110 in den ringförmigen Gasverteiler 11 eingeführte Gas wird durch die Öffnungen 111, die in diesem Verteiler 11 verteilt sind, in der Beruhigungskammer 2 verteilt.
Die Ionisierungs- oder Beruhigungskammer 2 weist in radialer Richtung eine Abmessung auf, die größer ist als die des Beschleunigungskanals 3 und kann in seinem stromabwärtigen Teil 521, der in den Eingang 54 des Beschleunigungskanals 53 mündet, ein dreikegeliges Profil aufweisen.
Die ringförmige Anode 7 kann selbst eine dreikegelige Form aufweisen.
Der Plasmabeschleuniger mit geschlossener Elektronendrift umfaßt einen Magnetkreis und Magnetfelderzeuger.
Der Magnetkreis umfaßt einen zylindrischen Mittelkern 60, einen inneren Magnetpol 61 und einen äußeren Magnetpol 62, die den offenen stromabwärtigen Ausgang 55 des Beschleunigungskanals 53 begrenzen, sowie einen rückwärtigen Boden 63, der das stromaufwärtige Ende der Ionisierungskammer 2 bildet.
Der Magnetkreis umfaßt ferner sekundäre ferromagnetische Tragelemente 64, die gleichmäßig gemäß den Erzeugern eines Zylinders um die Ionisierungskammer 2 und die Beschleunigungskammer 3 herum verteilt sein und verbinden den rückwärtigen Magnetboden 63 mit dem vorderen äußeren Magnetpol 62. Diese sekundären ferromagnetischen Tragelemente 64 können die Form von einzelnen Stäben aufweisen, wie in 3 veranschaulicht, könnten aber auch unter der Form eines zylindrischen Rahmens verbunden sein, der die Ionisierungskammer 2 und die Beschleunigungskammer 3 umgibt.
Es sei erwähnt, das der innere Magnetpol 61 und das hintere Ende 63 des Magnetkreises in der Form eines einzigen Ganzen mit dem zylindrischen Mittelkern 61 ausgeführt werden können.
Die Mittel zur Erzeugung des Magnetfelds umfassen einen ersten Magnetfelderzeuger 21, der um die Beschleunigungskammer 3 zwischen dem äußeren Magnetpol 62 und der Ionisierungskammer 2 angeordnet ist. Dieser erste Magnetfelderzeuger 21 kann eine abgeschirmte elektromagnetische Spule umfassen.
Ein zweiter Magnetfelderzeuger 22 ist um den zylindrischen Mittelkern 60 herum zwischen dem inneren Magnetpol 61 und dem auf der Seite der Ionisierungskammer 2 gelegenen stromaufwärtigen Eingang 54 des Beschleunigungskanals 53 angeordnet. Im mit Bezug auf 3 beschriebenen Beispiel umfaßt dieser zweite Magnetfelderzeuger 22 auch eine elektromagnetische Spule.
Ein dritter Magnetfelderzeuger 23 ist zwischen dem zweiten Magnetfelderzeuger 22 und dem Eingang der Beruhigungskammer 2 um den zylindrischen Mittelkern 60 herum angeordnet. Er weist vorzugsweise zwei Bereiche von unterschiedlichen Durchmessern auf. Der Durchmesser eines Teils 231 dieses Erzeugers, der vom Beschleunigungskanal 53 umgeben ist, einschließlich des an die Anode 7 angrenzenden Bereichs, ist größer als derjenige eines anderen Teils 232 des Generators, der im Bereich der Beruhigungskammer 2 angeordnet ist. Das Verhältnis der Durchmesser dieser unterschiedlichen Teile 231, 232 des dritten Magnetfelderzeugers 23 ist derart gewählt, daß:
wobei:

r_δ: Abstand der Symmetrieachse zur Wand der Beruhigungskammer,
r_k: Abstand der Symmetrieachse des Kanals zur Außenwand des Außenkanals.

Das Ziel ist die Bildung der optimalen Geometrie der magnetischen Kraftlinie, die den Eingang des ionisierten Plasmas von der Beruhigungskammer 2 in den Beschleunigungskanal 53 definiert (das heißt, die Gewährleistung der Trennung der magnetischen Kraftlinien von den Wänden der Beruhigungskammer).
Im Hohlraum der Beruhigungskammer 2 wird eine koaxiale ringförmige Mittelspule 24 in einer polarisierten Hülle 28 eingebaut, die über eine Leitung 86 an die Gleichspannungsquelle 85 (2) angeschlossen ist, mit deren Hilfe man das Potential der Hülle 28 der Windung der Spule 24 gegenüber der Anode 7 (siehe 2) bestimmt, wobei die Spannungsquelle 85 selbst mit dem Pluspol der Spannungsquelle 82 und durch eine Leitung 84 mit der Anode 7 verbunden ist. Die koaxiale Windung 24 kann mit Hilfe von Befestigungselementen angebracht sein, die starr mit der Beruhigungskammer 2 verbunden und vom Magnetkreis isoliert sind. So stellt die Windung 24 einen vierten Magnetfelderzeuger dar. Die Abmessungen der Beruhigungskammer 2 werden bedarfsgemäß gewählt, derart, daß der Abstand von der Hülle 28 der Mittelwindung 24 bis zu den Wänden der Beruhigungskammer 2 ungefähr 16 Larmor-Radien ergibt. In Anbetracht der Werte der Temperatur der Elektronen liegt die Elektronentemperatur, die die wirksame Ionisierung der Gasatome gewährleisten muß, im Intervall zwischen 15 bis 20 eV und der Wert des Magnetfelds auf der Trennung H – 100 Oersted, daher muß der Abstand b von der Hülle 28 der Mittelwindung 24 bis zu den Wänden der Beruhigungskammer 2b ≥ 20 bis 25 mm betragen.
Ferner können zum Erhalt der optimalen Ausgestaltung der magnetischen Kraftlinien ein zusätzlicher erster und zweiter Magnetfelderzeuger 25, 26 eingeführt werden. Es sei erwähnt, daß der erste zusätzliche Magnetfelderzeuger 25 in Höhe der Beruhigungskammer 2 in der Nähe des ringförmigen Gasverteilers 11 angeordnet ist und zur Bildung der Geometrie des Magnetfelds in der Nähe des rückwärtigen Rands dient, die durch die Trennung der magnetischen Kraftlinien vom Boden der Kammer gekennzeichnet ist. Seine Position ist durch die Position des Bodens 63 des Magnetkreises wie folgt bestimmt: L = Lpp – ∆wobei:

Lpp: Abstand des Beschleunigungskanals 53 zum rückwärtigen Boden 63 des Magnetkreises,
Δ: Dicke des Isolators, der die Isolation vom rückwärtigen Rand 63 bis zum Magnetfelderzeuger 25 gewährleistet, und wobei Δ einen Wert von gleich 2 bis 3 mm aufweist.

Der zweite zusätzliche Magnetfelderzeuger 26 stellt die Gesamtheit der äußeren Elemente dar, von denen jedes um ein sekundäres Tragelement 64 herum angeordnet ist. Dieser Erzeuger gewährleistet gemeinsam mit den anderen Magnetfelderzeugern die Position des Magnetfeldnullpunkts im Bereich der Anode 7, den gegebenen Gradienten von H = 100 Oersted/cm in der Nähe des Schnitts und die konvexe Form der Linien des Magnetfelds in der Nähe der Anode 7, das zum Erhalt des Bereichs des Nullpunkts erforderlich ist. Es sei erwähnt, daß dieser Erzeuger 26 durch eine einzige torische Spule um den Antrieb ausgeführt werden kann, wobei der äußere Träger 64 des Magnetkreises dann selbst torisch ist.
Die Struktur des Magnetsystems des Plasmabeschleunigers ermöglicht durch die Auswahl der inneren Durchmesser der Magnetpole 61, 62, der damit übereinstimmenden Anordnung der Mittelwindung 24 mit ihrem Strom und der Magnetfelderzeuger 21 bis 26 die gewünschte Ausgestaltung des Magnetfelds (siehe 1 bis 4).
Diese Ausgestaltung ist gekennzeichnet durch den Wert des Nullpunkts des Felds im Bereich der Positionierung der Anode 7, durch den Winkel zwischen den Zweigen der Trennungen 27 (2) gleich etwa 90° und durch die Tatsache, daß diese Trennungen 27 die Wände des Kanals in etwa 45° durchqueren und sich im Bereich der Anode 7 treffen, wobei sie die Mittelwindung 24 ohne Kontakt mit den Wänden der Beruhigungskammer 2 umgeben. In der Nähe der Anode 7 erzeugt die Richtung der Trennungen 27 ein Magnetfeld mit einem Winkel von 45°, was die Erfüllung der Bedingung der Trennung der Strömung von den Wänden des Kanals und ihrer Bündelung in der Mitte der Fläche der Entladungskammer 3 mit einem gegebenen Gradienten des Feldes (nicht weniger als 100 Oersted/cm) vom Wert Null im Bereich der Positionierung der Anode 7 bis zum Maximalwert am Ausgang des ringförmigen Kanals 53 gewährleistet.
Alle Magnetfelderzeuger 21 bis 26 können mit Hilfe von elektromagnetischen Spulen oder mit Permanentmagneten hergestellt werden, deren Curiepunkt oberhalb der aktiven Temperatur des Plasmabeschleunigers bleiben muß. Die gemischte Verwendung von elektromagnetischen Spulen und Permanentmagneten ist zulässig. Wenn die Ausführung der Erzeuger mit elektromagnetischen Spulen gewählt wird, können sie mit unterschiedlichen Stromquellen und in eine einzige Richtung oder durch eine einzige Stromquelle (Spulen in Reihe) versorgt werden, und in diesem Fall muß die Anzahl von Windungen in jeder Spule sorgfältig ausgewählt werden, um die gewollte Geometrie des Magnetfelds zu gewährleisten.
Die ringförmige Anode 7 wird durch direktes Verbinden des Eingangs des Beschleunigungskanals 53 im Bereich des Magnetfeldnullpunkts positioniert. In diesem Fall ist es indes möglich, das Material der isolierenden Wände der Beschleunigungskammer 3 durch das Verfahren des Ionenbeschusses zu repulverisieren, woraufhin sich auf der Fläche der Anode 7 eine dünne nicht leitende Schicht bildet. Aus diesem Grund ist es zum Erhalt der aktiven Fläche der ringförmigen Anode 7 besser, sie mit einem radialen Spiel Δ in Bezug auf die Wand des Beschleunigungskanals 53 anzubringen. Der Wert dieses Spiels muß gemäß den optimalen Bedingungen gewählt werden. Einerseits darf eine übertriebene Erhöhung des Spiels weder zur Störung der Unversehrtheit des Flusses noch zur Erosion der Anode 7 aufgrund des Ionenenbeschusses führen. Andererseits darf eine beträchtliche Verringerung des Spiels nicht das Durchqueren der Fläche der zum Beschleunigungskanal ausgerichteten Anode durch den Strom stören. Die Einstellung des Spiels Δ kann durch die mechanische Verbindung der Anode mit Hilfe starrer Tragkränze erfolgen. Wenn diese Tragkränze leitfähig sind, wird die elektrische Verbindung der Anode mit dem Pluspol der Quelle durch die elektrische Versorgungsleitung gewährleistet.
Zur Neutralisierung des aus dem Beschleunigungskanal 53 austretenden Ionenflusses kann irgendein Typ von Hohlkathode 8 mit Gasentladung eingebaut werden. Ferner kann diese Kathode 8 entweder auf der Seite des Antriebs oder, gemäß einer Variante, im Inneren des Mittelkerns und nach außen gerichtet angeordnet werden. Die Funktion des Plasmabechleunigers gemäß der vorliegenden Erfindung ist wie folgt: des Magnetfeld mit der gewollten Geometrie wird mit Hilfe der Magnetfelderzeuger 21 bis 26 sowie anderer Elemente des Magnetsystems erhalten. Nachdem das Inertgas, zum Beispiel Xenon, an eine geheizte vorgezündete Kathode 8 und an den ringförmigen Gasverteiler 11 verteilt wurde, wird die Spannung an die Elemente des Beschleunigers angelegt und die Entladung wird dann in der ersten und der zweiten Kammer 3, 2 gezündet.
Das Schema des Prinzips des Systems ist in 1 und 2 dargestellt.
Die Beruhigungsstufe 2 umfaßt eine äquipotentielle Wand 9 (mit SB bezeichnet), die ringförmige Windung 24 mit ihrem Strom und die Anode 7, die das Potential im Bereich des Magnetfeldnullpunkts festlegt und die Rolle der Kathode für diese Stufe spielt. Die Fluidversorgung trifft auf der rückwärtigen Seite dieser Stufe 2 ein. Die Zusammensetzung der Beschleunigungsstufe 3 ist herkömmlich. Diese Stufe umfaßt einen dielektrischen Kanal 53 und eine Kathode 8 am Ausgang des Erzeugers.
Die Besonderheit der Beruhigungsstufe 2 ist die Anode 7, die eine Beruhigungskathode bildet. Sie gewährleistet die Entladung zwischen der Trennung 27 und der äquipotentiellen Wand 9 (SB) des Beruhigungsvolumens. Die zweite Besonderheit ist die „Mittelwindung" 24 mit ihrem Strom, die den ringförmigen Leiter bildet, der die Trennung und die Falle für die gebildeten Ionen erzeugt.
Die an die Elemente der ersten Stufe angelegten Spannungen sind: Umix = USB = UA + δSB Usep = UA mit:
U_A = Potential der Anode 7
U_sep = Potential der Trennung 27
U_mix = Potential der Myxine 28 (polarisierte Fläche der Mittelwindung 24)
U_SB = Potential der Wand 9
Wert von δ_SB = ~20 bis 30 V.
Aufgrund der Herstellungen der Äquipotentiale der magnetischen Kraftlinien bei den vorgeschriebenen Potentialen stellt die Trennung 27, deren Potential durch die Anode 7 festgelegt wird, den Boden der Senke des Potentials dar, wo sich die gebildeten Ionen sammeln. Sie schwingen, wenn sie auf den Spiegel fallen, entweder in der Nähe der Myxine 28 oder in der Nähe der äquipotentiellen Wand 9 (SB). Da der Abstand zwischen den Grenzen der Oszillationen in Richtung des Punkts „X" 4 zunimmt, bewegen sich die Ionen in Richtung des Kanals 53, wobei sie (aufgrund der Erhaltung der adiabatischen Invariante in Querrichtung V'⊥h = Const, wo h = Abstand zwischen den Schwingungsgrenzen) die Geschwindigkeit in Querrichtung verlieren und Geschwindigkeit in Längsrichtung erlangen, die in Richtung des Eingangs 54 des Beschleunigungskanals 53 gerichtet ist. Im Inneren dieses Kanals 53 muß die magnetische Ausgestaltung ein Feld gewährleisten, das die Ionen leitet. Ferner muß der Wert des Magnetfelds H auf der Trennung 27 wie folgt sein:
wobei:

n_e: Konzentration der Elektronen in der Entladung,
k: Boltzmann-Konstante,
T_e: Elektronentemperatur.

Ferner muß unter Berücksichtigung der möglichen Diffusion die Distanz h_m–c zwischen der Myxine 28 und der Trennung 27 und der Entfernung h_c–cb zwischen der Trennung 27 und der Pufferwand größer oder gleich 8 × ρ_e sein, das heißt acht Elektrodenradien, daher:
Die Erzeugung eines vollständig ionisierten Plasmas mit einer niedrigen Energie (5 + 15) eV in der Beruhigungsstufe 2 schafft die Möglichkeit, im Beschleunigungskanal 53 einen praktisch monoenergetischen Ionenfluß zu erhalten, der gut gebündelt und von den Wänden entfernt werden kann.
Die Funktion der Beschleunigungsstufe 3 ist herkömmlich. Das Magnetfeld nimmt in Richtung des Ausgangs zu und erreicht sein Maximum in der Ausgangsebene. Der Gradient des Magnetfelds beträgt 100 Oersted/cm. Die magnetischen Kraftlinien weisen in Richtung der Anode 7 eine konvexe Geometrie auf. Es ist das elektrische Feld, das die Bewegung der Ionen bewirkt. Was die Elektronen betrifft, so sind diese im Azimut im elektrischen und magnetischen Kreuzfeld im Umlauf.
Die Möglichkeit der Erzeugung des elektrischen Felds, das in Richtung der Anode 7 konvex ist und die Ionen in der Mitte des Beschleunigungskanals 53 bündelt, ist mit der Herstellung des Äquipotentials der magnetischen Kraftlinien verbunden. Dieses Verfahren ist mit der Tatsache verbunden, daß die Gleichung der Bewegung der Elektronen für den Plasmabeschleuniger mit Elektronendrift in einem geschlossenen Kreis die folgende ist: 0 = ∇Pe + eE + 1/c·[VeH];E = –gradΦwobei:

∇Pe: Gradient des Elektronendrucks;
e: Elektronenladung;
E: Stärke des elektrischen Felds;
Ve: Geschwindigkeit der Elektronen;
H: Magnetfeldstärke;
Φ: Potential des elektrischen Felds.

Die Integration dieser Gleichung entlang der magnetischen Kraftlinie 27 ergibt die folgende Formel: *(γ) = Φ(χ) – kTe/e·In ne/ne(γ) wobei:

*(γ): Konstantwert des Potentials entlang der magnetischen Kraftlinie, thermalisiertes Potential genannt;
Φ(χ): elektrisches Potential;
T_e: Elektronentemperatur;
K: Boltzmann-Konstante;
n_e: Konzentration der Elektronen in der Entladung;
n_e(γ): Kennlinie der Konzentration der Elektronen auf einer gegebenen Linie des ragnetischen Kraftfelds (normalisierter Wert).

Die letzte Gleichung zeigt, daß die magnetischen Kraftlinien äquipotentiell sind, wenn T_e → 0 oder n_e = n_e(γ). Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, genügt es, die in Richtung der Anode 7 konvexen magnetischen Kraftlinien zu erzeugen, um die gewünschte Geometrie der Äquipotentiale des elektrischen Felds zu erhalten. Zur Erzeugung des Plasmabeschleunigers, der hohe Funktionsleistungen aufweist, müssen daher die folgenden Bedingungen erfüllt sein: Erstens muß die Einförmigkeit der Dichte der Ionenflüsse (und demzufolge der neutralen Teilchen) in der Nähe der Anode 7 gewährleistet werden, was den Einfluß der Komponente VP_e auf das Verfahren verringert, und zweitens muß die stark konvexe Form der Geometrie der magnetischen Kraftlinien in Richtung der Anode 7 erzeugt werden. Um dies zu erreichen, ist es sehr wichtig, die erforderliche Bündelung der Ionen im Ionisierungsbereich, wo ihre Geschwindigkeit gering ist, zu gewährleisten.
Daher funktioniert der Beschleuniger wie ein zweistufiges System. In der Beruhigungsstufe 2, wird nur ein Problem gelöst: die vollständigste Ionisierung des Mittels, während die Energie der Ionen sehr gering sein kann. Das Volumen des Ionisierungsbereichs hat keine Grenzen und es können praktisch eine vollständige Ionisierung des Arbeitsmittels erhalten und keine neutralen Atome in den Beschleunigungskanal 53 durchgelassen werden. Infolgedessen kommt es zu einer Abnahme des Anteils der ionisierten neutralen Atome im Beschleunigungsbereich und zur Erweiterung des Funktionsbereichs hinsichtlich der Strömungsmenge und des spezifischen Impulses.
Nach der Durchführung der Experimente wurde das erforderliche Profil des Magnetfelds in der Beruhigungskammer 2 und ein Kanal festgelegt, der der idealen Ausgestaltung des Magnetfelds nahekommt. Die Divergenz des Ionenstrahls wurde auf einen Wert von ungefähr ± 10° oder sogar ± 3° verringert, der Wirkungsgrad wurde bis zu 65 bis 70% erhöht und, ein weiterer wichtiger Punkt, es wurde eine Erweiterung des Arbeitsbereichs des Antriebs hinsichtlich des Schubs und des spezifischen Impulses erhalten.
Die technischen Vorteile der Erfindung, die auf der Erhöhung des Ionisierungsgrades des Arbeitsmittels beruhen, werden durch die Ergebnisse experimenteller Studien bestätigt. Es wurde der Erhalt einer Ionisierung des Arbeitsgases erreicht, die wesentlich höher ist als diejenige bestehender Vorrichtungen, die in einem vierpoligen System bestehen, das durch zwei Spulen erzeugt wird, die durch Ströme der gleichen Richtung durchflossen werden. In diesem Fall bildet sich zwischen diesen Spulen der Bereich des Magnetfeldnullpunkts, der durch den Magnetspiegel umgeben ist. Wenn in diesem Bereich eine Kathode und ein positives Potential in Richtung der Spulen angebracht werden, führt dies zur Zündung der Entladung und das Plasma füllt sämtliche Umgebungen der Trennung. In diesem erfindungsgemäßen System werden mit Xenon mit einer Leistung an der Quelle von etwa 30 W (U_p ≤ 200V, J_p ≤ 160 mA) die folgenden Merkmale erhalten: M = 2 mg/s ne ~ 1012 cm-3, bei Te ~ 30 eV und εi ~ 50 eV,wobei:

M: Strömungsmenge des Arbeitsmittels,
n_e: Konzentration der Elektronen,
T_e: Temperatur der Elektronen,
ε_i: mittlere Energie der Ionen.

Diese Daten sind einzigartig, da es unabhängig vom Typ des verwendeten Arbeitsgases gelungen ist, in einer stationären Entladung mit geringer Leistung eine hohe Elektronentemperatur und eine bedeutende Konzentration der Elektronen zu erhalten.
Es besteht die Möglichkeit, Arbeitsmittel mit einem großen Wirkungsgrad zu verwenden, die die folgenden Merkmale aufweisen:

a) kostengünstiger (Kr, Ar, N2);
b) in den Atmosphären der Planeten vorkommend (CO2, CH4, NH3);
c) durch Metalldämpfe gebildet (leichte – Na, Mg, K, bis hin zu schweren – Hg, Pb, Br).

Claims

Plasmabeschleuniger mit geschlossener Elektronendrift, umfassend: (a) eine ringförmige Ionisierungskammer (2), die durch Wände (52) aus elektrisch isolierendem Material begrenzt ist, deren Innenseiten mit einem elektrisch leitenden Material (9) überzogen sind, (b) eine Beschleunigungskammer (3), die von einem ringförmigen Beschleunigungskanal (53) aus Isoliermaterial gebildet ist, welcher zu der Ionisierungskammer (2) koaxial ist, dessen Ausgang (55) in stromabwärtiger Richtung offen ist und dessen stromaufwärtiger Eingang (54) mit der Ionisierungskammer (2) in Verbindung steht, (c) eine ringförmige Anode (7), die am stromabwärtigen Ende der Ionisierungskammer (2) in der Nähe des stromaufwärtigen Eingangs (54) des Beschleunigungskanals (53) angeordnet ist, (d) eine Hohlkathode (8), die in der Nähe des stromabwärtigen Ausgangs (55) des Beschleunigungskanals (53) außerhalb von diesem angeordnet ist, (e) eine erste Gleichspannungsquelle (82), deren Minuspol an die Kathode (8) und deren Pluspol an die Anode (7) angeschlossen ist, (f) einen ringförmigen Gasverteiler (11), der in der Nähe des den stromaufwärtigen Teil der Ionisierungskammer (2) bildenden Bodens angeordnet ist, (g) einen Magnetkreis, der wenigstens einen zylindrischen Mittelkern (60), einen inneren Magnetpol (61) und einen äußeren Magnetpol (62), die den offenen stromabwärtigen Ausgang (55) des Beschleunigungskanals (53) begrenzen, sowie einen rückwärtigen Boden (63) umfaßt, der das stromaufwärtige Ende der Ionisierungskammer (2) bildet, (h) Mittel zur Erzeugung eines Magnetfeldes, die wenigstens einen ersten Magnetfelderzeuger (21), der um die Beschleunigungskammer (3) zwischen dem äußeren Magnetpol (62) und der Ionisierungskammer (2) angeordnet ist, einen zweiten Magnetfelderzeuger (22), der um den zylindrischen Mittelkern (60) zwischen dem inneren Magnetpol (61) und dem auf der Seite der Ionisierungskammer (2) gelegenen stromaufwärtigen Eingang (54) des Beschleunigungskanals (53) angeordnet ist, sowie einen dritten Magnetfelderzeuger (23) umfassen, der um den zylindrischen Mittelkern (60) zwischen dem zweiten Magnetfelderzeuger (22) und dem stromaufwärtigen Ende der Ionisierungskammer (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß er ferner eine koaxiale ringförmige Spule umfaßt, welche in dem Hohlraum der Ionisierungskammer (2) angeordnet ist, mit einer polarisierten leitenden Hülle (28) versehen ist, die mit dem elektrisch leitenden Material (9) der Innenseiten der Wände (52) der Ionisierungskammer (2) an den Pluspol einer zweiten Spannungsquelle (85) angeschlossen ist, deren Minuspol mit der Anode (7) verbunden ist, und welche einen vierten Magnetfelderzeuger bildet, der mit den anderen Magnetfelderzeugern ein Magnetfeld mit einer magnetischen Kraftlinie (27) bildet, die einen Punkt „X" (4) aufweist, der einem zwischen der koaxialen ringförmigen Spule (24) und der Anode (7) gelegenen Magnetfeldnullpunkt entspricht.
Plasmabeschleuniger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung eines Magnetfeldes einen fünften Magnetfelderzeuger (25) aufweisen, der in der Nähe des ringförmigen Gasverteilers (11) angeordnet ist.
Plasmabeschleuniger nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkreis ferner sekundäre ferromagnetische Tragelemente (64) umfaßt, die um die Ionisierungskammer (2) und die Beschleunigungskammer (3) herum verteilt sind und die den rückwärtigen Magnetboden (63) mit dem äußeren Magnetpol (62) verbinden.
Plasmabeschleuniger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfelderzeugungsmittel außerdem einen sechsten Magnetfelderzeuger (26) umfassen, der Bestandteile aufweist, die um die sekundären ferromagnetischen Tragelemente (64) herum angeordnet sind.
Plasmabeschleuniger nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfelderzeugungsmittel elektromagnetische Spulen umfassen.
Plasmabeschleuniger nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfelderzeugungsmittel wenigstens teilweise Permanentmagneten aufweisen.
Plasmabeschleuniger nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Magnetfelderzeuger (21) abgeschirmt ist.
Plasmabeschleuniger nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionisierungskammer (2) in radialer Richtung eine Abmessung aufweist, die größer ist als die des Beschleunigungskanals aus Isoliermaterial (53).
Plasmabeschleuniger nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die koaxiale ringförmige Spule (24) und ihre polarisierte leitende Hülle (28) mit Hilfe von mit der Ionisierungskammer (2) starr verbundenen Befestigungselementen (29) angebracht sind.
Plasmabeschleuniger nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Anode (7) in bezug auf die Wand des Beschleunigungskanals (53) mit einem radialen Spiel angebracht ist.
Plasmabeschleuniger nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß – anders als über die zweite Gleichspannungsquelle (85) – die ringförmige Anode (7) über eine elektrische Versorgungsleitung (83) direkt mit dem Pluspol der ersten Gleichspannungsquelle (82) verbunden ist, ohne mechanisch noch elektrisch mit dem ringförmigen Gasverteiler (11) oder dem elektrisch leitenden Material (9) der Innenteile der Wände (52) der Ionisierungskammer (2) verbunden zu sein.
Plasmabeschleuniger nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode (8) eine Hohlkathode mit Gasentladung ist.
Plasmabeschleuniger nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Spannungsquelle (85) an die leitende Hülle (28) der koaxialen ringförmigen Spule (24) eine positive Spannung von einigen Zehn Volt gegenüber der Anode (7) anlegt.
Plasmabeschleuniger nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Spannungsquelle (85) an das elektrisch leitende Material (9) der Innenseiten der Wände (52) der ringförmigen Ionisierungskammer (2) ein Potential von etwa 20 bis 40 Volt gegenüber der Anode anlegt.
Plasmabeschleuniger nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfelderzeugungsmittel entsprechend ausgelegt sind, damit das Potential der magnetischen Kraftlinie, die einen einem Magnetfeldnullpunkt entsprechenden Punkt „X" aufweist, nahe dem Potential der Anode (7) ist.
Plasmabeschleuniger nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Magnetfelderzeuger (23) einen ersten und einen zweiten Bereich (231, 232) mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist, wobei der in der Nähe der Anode (7) befindliche erste Bereich (231) einen größeren Durchmesser als der in der Nähe der Ionisierungskammer (2) gelegene zweite Bereich (232) aufweist.
Plasmabeschleuniger nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der leitenden Hülle (28) der koaxialen ringförmigen Spule (24) und den Wänden der Ionisierungskammer (2) größer als oder gleich etwa 20 Millimeter ist.
Plasmabeschleuniger nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß er auf einen einen elektrischen Reaktionsantrieb für Satelliten bildenden Weltraum-Plasmaantrieb angewandt wird.
Plasmabeschleuniger nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß er auf eine Ionenquelle zur Ionenbehandlung mechanischer Teile angewandt wird.