[发明专利]用于加速和压缩等离子体的设备和系统

摘要

本公开提供一种用于加速和压缩等离子体的设备和系统。该设备包括等离子体加速器，等离子体加速器具有从加速器的入口延伸的高压缩漏斗状部分和连接至高压缩漏斗状部分、可以从漏斗状部分的一端延伸到加速器的出口的伸长部分。漏斗状部分可以是具有陡峭的锥形的圆锥体，而伸长部分可以沿着长度其朝向出口具有轻度平缓的锥形。该设备还包括用于给加速器提供电流脉冲以生成贯穿加速器对等离子体环进行加速和压缩的推进通量的电源。电流脉冲可以这样被定形，其使得在伸长部分的出口处等离子体环后面的电流脉冲显著小于在伸长部分的第一端处的电流脉冲，而在伸长部分的出口处的等离子体环压力大于伸长部分的开始处的等离子体环压。

主权项

一种用于加速和压缩等离子体的设备，包括：等离子体加速器，所述等离子体加速器包括管状外部电极和管状内部电极，所述内部电极在所述外部电极内部延伸，使得在所述管状内部电极与所述管状外部电极之间限定环形等离子体传输通道，以用于加速和压缩通过所述环形等离子体传输通道的等离子体环，所述加速器具有用于从等离子体发生器接收所述等离子体环的入口、用于释放所加速和压缩的等离子体环的出口，所述等离子体传输通道具有纵向伸长部分，所述纵向伸长部分具有与所述入口流体连通的上游端和与所述出口流体连通的下游端，其中，所述伸长部分具有变化的锥形几何结构，所述变化的锥形几何结构包括横截面环形间隙，所述横截面环形间隙被限定为所述内部电极与所述外部电极之间的径向距离并且在沿着所述伸长部分的长度的下游方向上非线性地减小；以及电源，所述电源电耦接至所述加速器并且被配置成提供电加速脉冲，所述电加速脉冲产生在所述加速器中流动的电流并且在所述等离子体环后面生成磁推进通量，所述磁推进通量足以将所述等离子体环从所述上游端通过所述伸长部分推进到所述下游端和所述加速器的出口；其中，所述设备被配置成在所述伸长部分之前具有足以使得通过所述磁推进通量的扩展贯穿所述伸长部分加速和压缩所述等离子体环的电感，以及其中，选择所述等离子体传输通道的沿着所述伸长部分的长度的非线性减小的尺寸，使得对于所述伸长部分的所选择的电感以及在所述伸长部分之前的所选择的电感，在所述伸长部分中流动的电流在所述伸长部分的所述下游端处比在所述上游端处小，并且等离子体环压力在所述伸长部分的所述下游端处比在所述伸长部分的所述上游端处大。