[发明专利]离子加速器

说明书

一种离子加速器，包括：内磁体(10)，具有沿轴向延伸通过所述内磁体的通道(34)；以及外磁体(12)，围绕内磁体(10)延伸，所述内磁体和所述外磁体具有相似的极性，以产生两个具有零磁场强度的位置的磁场。所述位置沿轴向间隔开；以及阳极(38)和阴极(36)，布置为在所述位置之间产生电势差。

技术领域

本发明涉及离子加速器。本发明主要应用在于等离子推进器，例如用于在对空间探测器和卫星的控制，还应用于需要等离子源的照明系统中的化学气相沉积(CVD)。

背景技术

等离子推进器是已知的，其包括具有阳极和阴极的等离子腔腔室，阳极和阴极建立了腔室中的电场，并且阴极充当电子源。磁体在腔室中提供具有高磁场的区域。推进剂(通常是惰性气体)被引入到腔室中。来自阴极的等电子加速通过所述腔室，将推进剂电离以形成等离子体。等离子体中的正离子向着位于所述腔室的开放端的阴极加速，而电子则由于其高电荷/质量比而被偏转并捕获。随着更多的推进剂馈送至腔室中，来自阴极的初级电子和来自电离过程的二次电子继续对推进剂进行电离，从推进器的开放端射出连续的离子流，以产生推力。

US2003/0048053中描述了多阶段离子推进器的示例，并且发散尖端场(DCF)推进器也是已知的。

发明内容

本发明提供了一种离子加速器，包括：第一磁体，其可以是内磁体，并且可以具有例如沿轴向延伸通过所述内磁体的通道；以及第二磁体，其可以是外磁体，并且可以围绕第一磁体延伸，所述磁体具有相似的极性，以产生具有两个零磁场强度位置的磁场。所述位置可以是例如沿轴向间隔开。所述加速器还可包括阳极和阴极，所述阳极和阴极可以布置为在所述位置之间产生电势差。

所述通道可具有中心轴。例如，所述通道可以是圆柱形的。所述中心轴可以是旋转对称轴。所述位置之一可以是围绕中心轴延伸的线。所述位置之一可以是一个点。作为点的位置可以位于另一位置之前，从而当离子在位置之间移动时将趋于汇聚。

所述电极之一(可以是阳极)沿径向位于内磁体和外磁体之间。该电极可以包括管状部分，所述管状部分的内径可以大于内磁体的外径，并且所述管状部分的外径可以小于外磁体的内径。所述电极之一(可以是阴极)可以沿径向位于内磁体内部，并且可以位于中心轴上或附近。

所述通道可具有进口端和出口端。这些端口可以位于内磁体的相应极处。外磁体可以围绕内磁体的至少一部分延伸，并且可以具有进口端和出口端，这两端可以位于外磁体的相应极处。两个磁体的进口端可以具有相似的极性。磁体可以具有环状截面。

所述加速器还可以包括外壳，所述外壳可以布置成支持所述磁体的任一个或两个。加速器还可以包括热沉，所述热沉可以与内磁体和外磁体的任意一个或更多个以及外壳热连接。

本发明还提供了一种离子推进器，包括根据本发明的加速器和布置为将推进剂馈送到加速器中的推进剂源。推进剂源可以布置为将推进剂馈送至阴极。作为备选或补充，推进剂源可以布置为将推进剂馈送至内磁体和外磁体之间的空间中。

加速器可以包括本发明的任意一个或更多个实施例的任意一个或更多个特征(采用任何组合)，下面参照附图以示例的方式描述本发明的实施例。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的离子加速器的部分切割透视图；

图2是图1的加速器中的磁场的图；以及

图3是本发明的第二实施例的加速器中的磁场的图。

具体实施方式