CN109681398B - 一种新型微波ecr离子推力器放电室 - Google Patents

一种新型微波ecr离子推力器放电室 Download PDF

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Abstract

一种新型微波ECR离子推力器放电室，由永磁体磁场和微波天线两个相互偶合的部分组成。永磁体磁场由径向磁场与轴向磁场组成，形成多个电子回旋共振区以明显增加微波的利用率，大幅度减少电离损失，提高离子推力器效率。微波天线由轴向环形天线与径向环形天线两部分组成，通过将微波直接馈送至轴向磁环电子回旋共振区与径向磁环电子回旋共振区，可以有效减少微波在等离子体中传输的损失，增加微波与磁场的耦合作用，从而有效提高微波利用率。本方案特别适用于推力10mN以下的微推力离子推力器。

Description

一种新型微波ECR离子推力器放电室
技术领域
一种新型微波ECR离子推力器放电室，属于空间推进技术领域。
背景技术
近年来，各种航天器对具有高比冲的离子推力器的需求较来越迫切，而微波ECR离子推力器具有结构简单、工作可靠、成本低等优点，因而是一种极具优势的微推力离子推力器形式。
该技术解决了传统微波离子推力器电离效率较低的问题，可以明显减小电离损失，增加引出电流，提高离子推力器效率。
发明内容
针对现有技术不足，本发明的一种新型微波ECR离子推力器放电室，由永磁场和微波天线两部分组成。
所述永磁体磁场由径向磁场与轴向磁场组成，形成多个电子回旋共振区以明显增加微波的利用率；所述微波天线由轴向环形天线与径向环形天线两部分组成，通过将微波直接馈送至轴向磁环电子回旋共振区与径向磁环电子回旋共振区，可以有效减少微波在等离子体中传输的损失，增加微波与磁场的耦合作用，从而有效提高微波利用率。
进一步，永磁体在推力室内产生需要的磁场强度与分布，提供多个微波电子回旋共振区。设计成特定形状与尺寸的天线将微波功率直接馈送至电子回旋共振区附近，提供高效的电离能量。
永磁体径向永磁体与轴向永磁体两部分组成，形成一个轴向电子回旋共振区和两个径向电子回旋共振区。
天线由轴向环形天线与径向环形天线两部分组成，分别将微波功率馈送至向电子回旋共振区和径向电子回旋共振区。
·附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的一种新型微波ECR离子推力器放电室工作原理图。
·具体实施方式
在图中，图中1.屏栅，2.绝缘外套，3.腔体，4.导磁底板，5.后盖， 6.螺钉，7.微波接头，8.微波接头安装螺钉，9.微波天线，10.径向内磁环，11.径向外磁环，12.轴向定位套筒，13.轴向内磁环，14.隔圈， 15.轴向外磁环。
本发明的一种新型微波ECR离子推力器放电室，径向内磁环10 的充磁方向为轴向充磁，磁场方向为外N内S；径向外磁环11的充磁方向为轴向充磁，磁场方向为外S内N。在径向内磁环10与径向外磁环11之间的磁场形成一个径向的电子回旋共振区。
轴向内磁环13的充磁方向为径向充磁，磁场方向为内N外S；轴向外磁环15的充磁方向为径向充磁，磁场方向为内S外N。在轴向内磁环13与轴向外磁环15之间的磁场形成一个轴向的电子回旋共振区。
在轴向内磁环13与径向外磁环11之间的磁场形成另一个径向的电子回旋共振区。
微波天线9上加工有两个直径不一样的圆环状天线。前端大直径圆环天线为轴向天线，其布置在轴向内磁环13与轴向外磁环15中间，直径与轴向电子回旋共振区域重合。后端小直径圆环天线为径向天线，圆环处于径向内磁环10与径向外磁环11之间。通过调节径向天线与径向内磁环10和径向外磁环11之间的轴向距离，将径向天线放置于径向电子回旋共振区相重合的区域。
工作时，微波通过微波天线9馈送至放电室内。微波一部分通过径向天线馈送至径向内磁环10和径向外磁环11之间的电子回旋共振区，一部分通过轴向天线馈送至轴向内磁环13与轴向外磁环15之间的电子回旋共振区。向外辐射的一部分微波通过等离子体传输至轴向内磁环13与径向外磁环11之间的电子回旋共振区。通过电子回旋共振在放电室中间产生高密度的等离子体，最终通过屏栅1将离子引出。
本方案利用三个电子回旋共振区，可以对入射的微波进行充分吸收，明显提高微波利用率。

Claims (2)

1.一种新型微波ECR离子推力器放电室，其特征是：由永磁体磁场和微波天线两个相互耦合的部分组成；
所述永磁体磁场由径向磁场与轴向磁场组成，形成多个电子回旋共振区，以明显增加微波的利用率；
径向内磁环的充磁方向为轴向充磁，磁场方向为外N内S；径向外磁环的充磁方向为轴向充磁，磁场方向为外S内N；在径向内磁环与径向外磁环之间的磁场形成一个径向的电子回旋共振区；
轴向内磁环的充磁方向为径向充磁，磁场方向为内N外S；轴向外磁环的充磁方向为径向充磁，磁场方向为内S外N；在轴向内磁环与轴向外磁环之间的磁场形成一个轴向的电子回旋共振区；
在轴向内磁环与径向外磁环之间的磁场形成另一个径向的电子回旋共振区；
所述微波天线由轴向环形天线与径向环形天线两部分组成，通过将微波直接馈送至轴向的电子回旋共振区与径向的电子回旋共振区，以有效减少微波在等离子体中传输的损失，增加微波与磁场的耦合作用，从而有效提高微波利用率。
2.如权利要求1所述的一种新型微波ECR离子推力器放电室，其特征是：所述微波天线设计成特定形状与尺寸，将微波功率直接馈送至电子回旋共振区附近，提供高效的电离能量。
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