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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Halleffekt-Plasmabeschleuniger,
der gelegentlich als "geschlossener
Elektronendrift-Beschleuniger" (closed electron
drift accelerator) bezeichnet wird. Die Erfindung ergibt sich, wenn
man die Konstruktion von Beschleunigern betrachtet, wie sie bei
Schuberzeugern von Satelliten oder anderen Raumfahrzeugen benutzt
werden. Die Erfindung ist jedoch auch anwendbar auf Beschleuniger,
die für
andere Zwecke benötigt
werden, beispielsweise zum Plasmaätzen oder zur Bearbeitung von
Werkstücken
in einem Vakuum.
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Ein
herkömmlicher
Halleffekt-Schuberzeuger umfasst einen ringförmigen Beschleunigungskanal,
der sich in Umfangsrichtung um eine Achse des Schuberzeugers und
in einer Axialrichtung von einem geschlossenen Ende nach einem offenen
Ende erstreckt. Eine Anode ist gewöhnlich am geschlossenen Ende
des Kanals angeordnet und eine Kathode liegt außerhalb des Kanals benachbart
zum offenen Ende. Es sind Mittel vorgesehen, um ein Treibmittel, beispielsweise
Xenongas, in den Kanal einzuführen, und
dies geschieht oft über
Kanäle,
die in der Anode selbst oder dicht benachbart zur Anode angeordnet sind.
Ein Magnetsystem prägt
ein Magnetfeld in Radialrichtung über den Kanal aus, und dies
bewirkt, dass sich Elektronen, die von der Kathode emittiert werden,
in Umfangsrichtung über
den Kanal bewegen. Einige, aber nicht alle, Elektronen, die von
der Kathode emittiert werden, treten in den Kanal ein und werden
von der Anode angezogen. Das radiale Magnetfeld lenkt die Elektronen
in Umfangsrichtung derart aus, dass sie sich auf spiralförmigen Trajektoren bewegen,
und es wird eine Energie gespeichert, wenn sie graduell nach der
Anode driften. In einem Bereich benachbart zur Anode kollidieren
die Elektronen mit Atomen des Treibmittels, wodurch eine Ionisierung
verursacht wird. Die resultierenden positiv geladenen Ionen werden
durch das elektrische Feld nach dem offenen Ende des Kanals beschleunigt, aus
dem sie mit großer
Geschwindigkeit ausgestoßen
werden, wodurch der gewünschte
Schub erzeugt wird. Weil die Ionen eine sehr viel größere Masse
aufweisen als die Elektronen, werden sie nicht so leicht durch das
Magnetfeld beeinflusst und ihre Beschleunigungsrichtung verläuft daher
primär
axial statt in Umfangsrichtung bezüglich des Kanals. Wenn die
Ionen das offene Ende des Kanals verlassen, werden sie durch jene
Elektronen von der Kathode neutralisiert, die nicht in den Kanal
strömen.
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In
der vorliegenden Beschreibung werden die Ausdrücke "stromauf" und "stromab" aus Zweckmäßigkeitsgründen in der Weise benutzt,
dass hierdurch die Richtungen bezüglich der Ionenbewegung im
Kanal beschrieben werden.
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Üblicherweise
wurde das erforderliche radiale Magnetfeld über dem Kanal unter Benutzung
eines Elektromagneten angelegt, der ein Joch aus Magnetmaterial
besitzt, das Pole auf gegenüberliegenden Seiten
des Kanals definiert, d. h. einen Pol radial innerhalb des Kanals
und der andere Pol radial außerhalb
des Kanals. Ein Beispiel ist in der europäischen Patentschrift 0 463
408 beschrieben, die ein Magnetjoch zeigt, das einen einzigen zylindrischen
Teil aufweist, der durch die Mitte des ringförmigen Kanals geführt ist
und eine einzige Magnetisierungsspule trägt; eine Zahl von äußeren zylindrischen
Körpern
ist im Abstand über
die Außenseite
des Beschleunigungskanals verteilt und diese tragen ihre eigenen äußeren Spulen.
Die inneren und äußeren zylindrischen
Körper
sind an einer magnetischen Rückhalteplatte
derart verbolzt, dass ein einziges Magnetjoch gebildet wird. Eine
Variante eines derartigen Halleffekt-Beschleunigers ist in der
US 5 475 354 beschrieben,
wobei die Rückhalteplatte
durch ein Verbindungsjoch ersetzt ist, das aus stabförmigen Körpern besteht.
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Es
sind beträchtliche
theoretische Studien bezüglich
der besten Verteilung des Magnetfeldes innerhalb des Beschleunigungskanals
von Halleffekt-Beschleunigern durchgeführt worden. Beispielsweise
wird auf eine Veröffentlichung
von A N Bishaev und V Kim Bezug genommen, welche die Bezeichnung "Local Plasma Properties
in a Full-Current Accelerator with an Extended Acceleration Zone" trägt und veröffentlicht
wurde durch Soviet Physics Technical Physics 23 (9), September 1978.
Eine weitere relevante Veröffentlichung
stammt von V N Gavryushin und V Kim und trägt den Titel "Effect of the Characteristics
of a Magnetic Field on the Parameters of an Ion Current at the Output
of an Accelerator with Closed Electron Drift", veröffentlicht in Soviet Physics Technical
Physics 26 (4), April 1981. Eine weitere relevante Veröffentlichung
stammt von A I Morozov, Yew V Esipchuk, A N Kapulkin, V A Nevrovskii
und V A Smirnov, die in Zhumal Tekhnicheskoi Fiziki, Band 42, Nr.
3 veröffentlicht
wurde. Ein Schluss, der in diesen theoretischen Studien geschlossen
wird, besteht darin, dass es erwünscht
ist, das Magnetfeld im Bereich der Anode zu minimieren, nämlich dort,
wo die Ionisierung auftritt, und dass es erwünscht ist, den magnetischen
Feldgradienten in einem Beschleunigungsbereich benachbart zum offenen
Ende des Beschleunigungskanals zu maximieren. Um diesen Effekt zu
erreichen, wurden Halleffekt-Plasmabeschleuniger
in einer solchen Weise hergestellt, dass magnetische Abschirmungen
nach der Innenseite und Außenseite
des ringförmigen
Kanals im Bereich der Anode vorgesehen wurden. Die magnetischen Abschirmungen
werden normalerweise von zylindrischen Wänden gebildet, die sich von
der Rückhalteplatte
erstrecken, die vorstehend erwähnt
wurde. Die Benutzung derartiger magnetischer Abschirmungen ist in
der europäischen
Patentschrift 0 541 309 und der
US
5 359 258 beschrieben.
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Die
Forderung nach einer optimalen Verteilung des Magnetfeldes innerhalb
des Kanals und die Notwendigkeit, das Gewicht des Beschleunigers
so gering als möglich
zu halten, führte
bisher zu schwerwiegenden Beschränkungen
der relativen Abmessungen des Beschleunigers und insbesondere im Verhältnis seines
Durchmessers zu seiner Länge
in Axialrichtung.
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Die
Erfindung schafft einen Halleffekt-Plasmabeschleuniger mit einem
im Wesentlichen ringförmigen
Beschleunigungskanal, der ein geschlossenes und ein offenes Ende
aufweist und mit Körpern
aus magnetischem Material die Magnetpole auf gegenüberliegenden
Seiten des Kanals derart definieren, dass im Betrieb ein Magnetfeld
radial über
den Kanal verläuft,
wobei die Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, dass die magnetischen
Körper
getrennte magnetische Körper
in dem Sinne sind, dass sie nicht strukturell durch magnetisches
Material am geschlossenen Ende des Kanals verbunden sind.
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Es
hat sich gezeigt, dass durch Benutzung getrennter magnetischer Körper gemäß der Erfindung
die Möglichkeit
besteht, ein zufriedenstellendes oder sogar verbessertes Verhalten
unter Benutzung einer Vielfalt von relativen Dimensionen insbesondere
bezüglich
der Länge
in Axialrichtung relativ zum Durchmesser des Beschleunigungskanals
zu erreichen.
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Der
innere Magnetkörper
ist vorzugsweise spulenförmig
gestaltet und besitzt die folgenden Teile: einen mittleren Kern,
der sich in Axialrichtung erstreckt; ein Endstück am stromabwärtigen Ende
des mittleren Kerns, das sich radial nach dem Kanal nach außen erstreckt,
um einen ersten Magnetpol zu erzeugen; und ein zweites Endstück am stromaufwärtigen Ende
des mittleren Kerns, das sich radial nach außen und axial stromab derart
erstreckt, dass ein zweiter Magnetpol gebildet wird, der axial zwischen den
Enden des inneren Magnetkörpers
verläuft.
Das erwähnte
zweite Endstück
kann als magnetische Abschirmung betrachtet werden, weil es sich
in Axialrichtung nach dem ersten Endstück erstreckt und dazu dient,
eine Stelle im Bereich der Anode zu schaffen, wo nur ein geringes
oder gar kein Magnetfeld besteht, und dies ist erforderlich, um
einen optimalen Wirkungsgrad zu erzielen.
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Der äußere Magnetkörper besitzt
vorzugsweise eine allgemein zylindrische Wand aus magnetischem Material
und ein erstes Endstück
erstreckt sich radial nach innen, um so einen Magnetpol gegenüber dem
ersten Magnetpol des inneren Magnetkörpers zu erzeugen; ein zweites
Endstück
am stromaufwärtigen
Ende erstreckt sich radial nach innen und ist dann zurückgebogen,
so dass es sich in Axialrichtung stromab erstreckt und in einem
weiteren Magnetpol endet. Dieser Teil des Endstückes erstreckt sich in Axialrichtung
und wirkt in gleicher Weise als magnetische Abschirmung, um das
Magnetfeld im Bereich der Anode zu vermindern.
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Obgleich
es bei den erwähnten
Magnetkörpern
möglich
wäre, sie
permanent zu magnetisieren, so ist es doch zu bevorzugen, getrennte
Quellen des Magnetfeldes vorzusehen (die im Folgenden als "Magnetquellen" bezeichnet werden).
Diese Magnetquellen können
Spulen, d. h. Elektromagnete sein. Stattdessen können Permanentmagnete derartige
Spulen direkt ersetzen.
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Gemäß einer
bevorzugten Konstruktion erstreckt sich eine Magnetquelle um den
mittleren Kern des inneren Magnetkörpers und ist teilweise zwischen
dem mittleren Kern und einem axial verlaufenden "Abschirmungs"-Abschnitt des zweiten Endstückes eingeschlossen.
Der äußere Magnetkörper besitzt
vorzugsweise ihm zugeordnet eine zweite Magnetquelle, koaxial zur
Achse des Beschleunigers und teilweise umschlossen zwischen der
zylindrischen Wand und der zugeordneten "Abschirmung".
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Im
Folgenden wird eine Möglichkeit
der Durchführung
der Erfindung in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung beschrieben.
In der Zeichnung zeigen:
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1 veranschaulicht
schematisch eine bekannte Technik zur Steuerung von Satelliten;
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2 ist
eine der 1 entsprechende Darstellung,
wobei jedoch schematisch ein Satellit dargestellt ist, der unter
Benutzung der erfindungsgemäßen Technik
gesteuert wird;
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3 ist
eine perspektivische Ansicht eines stationären Halleffekt-Plasmabeschleunigers
gemäß der Erfindung
in einer über
den Durchmesser verlaufenden Schnitt, um die innere Konstruktion
erkennbar zu machen;
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4 ist
ein Schnitt entlang der Achse X-X gemäß 3, wobei
nur die magnetischen Komponenten und die magnetischen Kraftlinien
dargestellt sind; und
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5 ist
eine Grundrissansicht der Komponenten gemäß 4, jedoch
in einer konstruktiven Abwandlung, bei der die Magnetpole in vier
getrennte Teile unterteilt sind.
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Zunächst wird
auf 1 Bezug genommen. Diese zeigt schematisch eine
bekannte Anordnung, bei der ein Satellit 1, der eine Spannungsquelle 2 enthält, mittels
eines Plasma-Schuberzeugers 3 angetrieben wird. Der Schuberzeuger 3 enthält eine
innere Magnetspule 4 und vier äußere Magnetspulen 5, 6, 7 und 8,
die in Reihe mit der Spannungsquelle 2 derart geschaltet
sind, dass sie gleiche Konstantströme erhalten. Der Schuberzeuger 3 kann
mechanisch durch einen Schwenkmechanismus 9 unter der Steuerung einer
Steuerschaltung 10 gesteuert werden. Der Schwenkmechanismus
umfasst einen Plattform 11, die bei 12 am Satelliten
und bei 13 an einer Antriebswelle 14 des Antriebs 15 angelenkt
ist.
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Eine
gemäß der Erfindung
ausgebildete Anordnung ist in 2 sehr schematisch
dargestellt. Diese umfasst einen Satelliten 1A mit einem
Schuberzeuger 3A, der starr mit dem Satelliten verbunden ist,
d. h. ohne Zwischenschaltung eines Schwenkmechanismus. Der Schuberzeuger 3A weist
eine Innenspule 16, eine Außenspule 17 und vier
Hilfssteuerspulen 18, 18', 19, 19' auf. Eine Satelliten-Spannungsquelle 2A ist
an eine Steuerschaltung 10A angeschaltet, die ein Richtungssignal
SIG (z. B. von einer Erdstation über
eine Funkverbindung) empfängt, wodurch
die gewünschte
Schubrichtung definiert wird. Die Schaltung 10A besitzt
zwölf Ausgangsleitungen,
die paarweise angeordnet sind: a1, a2; b1, b2; c1, c2; d1,
d2; e1, e2 und f1, f2, und diese Steuerschaltung kann eine gewählte Spannung
jeder Polarität
an jedes Ausgangspaar anlegen. Die Spannung a, die über a1 und a2 liegt, ist
konstant, ebenso wie die Spannung b, die an b1 und
b2 angelegt wird. Die Spannung c an c1 und c2 hat etwa
den gleichen Wert wie die Spannung d an d1 und
d2, obgleich ein kleiner Unterschied zwischen
diesen Werten vorhanden sein kann, um jede Fehlausrichtung zu korrigieren,
die möglicherweise
zwischen den Achsen des Schubvektors und der physikalischen Achse
des Schuberzeugers bestehen könnte,
oder es kann hierdurch absichtlich eine solche Fehlausrichtung erzeugt
werden. Die Spannungen c und d können
gleich oder mit umgekehrten Vorzeichen sein, je nach den Verbindungen
mit den entsprechenden Spulen 18, 18' und die Spannungen
werden durch die Schaltung 10A so gewählt, dass gewährleistet
wird, dass Strom in Gegenrichtungen durch die Spulen 18, 18' fließt, wodurch
die Richtung des Schubs in einer Ebene eingestellt wird. Die Spannungen
e und f werden in der gleichen Weise wie die Spannungen c und d,
aber unabhängig
von diesen verändert,
um die Ströme durch
die Spulen 19, 19' einzustellen
und um demgemäß die Schubrichtung
in einer orthogonalen Ebene einzustellen. Auf diese Weise kann die
Schubrichtung über
einen Gesamtwinkel bis zu 10° in
jeder Ebene eingestellt werden, wie dies durch die strichlierten
Pfeile gekennzeichnet ist.
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Nunmehr
wird auf die 3 und 4 Bezug
genommen. Der Schuberzeuger ist allgemein symmetrisch um eine Achse
X-X angeordnet. Er besteht aus einem ringförmigen Beschleunigungskanal 20,
der zwischen inneren und äußeren Wänden 21, 22 eines
Keramikeinsatzes 23 definiert ist. Der Kanal 20 erstreckt
sich von einem geschlossenen stromabwärtigen Ende (dem Boden gemäß 3)
nach einem offenen stromaufwärtigen
Ende, wo sich die äußere Wand 22 in
Richtung stromab etwas weiter erstreckt als die innere Wand 21.
Sowohl die innere Wand als auch die äußere Wand 21, 22 haben
eine erhöhte
Dicke an ihren jeweiligen stromabwärtigen Enden und die äußere Wand 22 ist
bei 22A abgeschrägt,
um ein leicht erweitertes offenes Ende des Kanals zu bilden.
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Am
stromaufwärtigen
Ende des Kanals liegt eine Ringanode 24 in Form eines Rohres
mit hohlem, quadratischem Querschnitt mit einer kontinuierlich darum
verlaufenden Nut. Ein Rohr 25 liefert ein Treibmittel (dies
ist ein Xenongas in diesem speziellen Ausführungsbeispiel; es könnte stattdessen
jedoch auch Krypton oder Argon sein) in diese hohle Anode, aus der
es in den Kanal 20 über
die Ringnut abgegeben wird. Nicht dargestellte Prallplatten können innerhalb
der Anode vorgesehen werden, um die Verteilung des Schubgases über den
Kanal zu verbessern. Eine elektrische Verbindung 26 legt
ein positives Potential an die Anode.
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Die
Anode 27 ist an einem magnetischen Nordpol, der später beschrieben
wird, nahe dem stromabwärtigen
Ende des Kanals 20 montiert. Diese Kathode wird mit Xenongas über eine
Verbindung 28 und mit einer Quelle negativen Potentials über einen elektrischen
Verbinder 29 gespeist. Das Magnetsystem weist zwei magnetisch
getrennte Körper
oder Joche auf, nämlich
ein inneres Joch 30A und ein äußeres Joch 30B, die
beide aus magnetisch permeablem Material bestehen.
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Das
innere Joch 30A hat die Gestalt einer Spule und einen mittleren,
zylindrischen Kernteil 31 mit einer zentralen Bohrung,
die zur Gewichtserleichterung dient. Eine Innenspule 16 ist
um diesen zylindrischen Teil derart gewickelt, dass der Strom, in Richtung
vom stromabwärtigen
Ende aus betrachtet, im Uhrzeigersinn fließt. Am stromabwärtigen Ende des
zylindrischen Teils 31 befindet sich ein radial nach außen weisendes
Endstück
in Form eines Flansches 32, der an seinem freien Rand einen
ersten Ringpol 33 (magnetisch Süd) des inneren Magnetjochs
definiert. Ein weiteres Endstück
in Form eines radial nach außen
weisenden Flansches 34 liegt am stromaufwärtigen Ende
des zylindrischen Teils 31 und trägt eine zylindrische Wand 35,
die teilweise die Innenspule 32 umschließt und einen
zweiten (magnetisch Nord) Pol an seinem freien Rand 36 definiert, wie
am besten aus 4 ersichtlich.
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Das äußere Joch 30B wird
durch eine zylindrische Wand 37 gebildet, die koaxial zur
Achse X-X verläuft
und einen Ringrand 38 vergrößerter Dicke besitzt. Dieser
Rand ist durch vier Schlitze oder Spalte 39 (3)
unterteilt, die dazu dienen, den Rand 38 in vier gleiche
Sektoren 38A, 38B, 38C und 38D aufzuteilen.
Jeder dieser Sektoren besitzt eine darum gewickelte Hilfssteuerspule.
Diese Steuerspulen sind die gleichen wie bei 18, 18', 19, 19' in 2 dargestellt,
und sie sind so angeordnet, dass der Strom im Uhrzeigersinn in der
einen Spule und im Gegenuhrzeigersinn in der gegenüberliegenden
Spule fließt. Zunächst wird
ein radial nach innen weisendes Endstück in Form eines Flansches 40 an
den vier Sektoren des Randes 38 befestigt. Dieser Flansch 40 ist ringförmig und überbrückt die
Spalte zwischen den Randsektoren 38. Er ist teilweise abgebrochen
in 3 derart dargestellt, dass die darunterliegenden Teile
sichtbar sind. Der ringförmige
radial innere Rand des Flansches 40 formt einen ersten
(magnetisch Nord) Pol des Körpers 30B und
liegt, wie am besten aus 4 ersichtlich, etwas stromab
des magnetischen Südpols 33 des
Körpers 30A.
Das stromaufwärtige
Ende der zylindrischen Wand 37 erstreckt sich in einen
weiteren nach innen verlaufenden Ringflansch 41, der seinerseits
in eine zylindrische Wand 42 verläuft, die koaxial zur Achse
X-X liegt. Die Wände 37, 41 und 42 definieren
eine Umhüllung,
die die äußere Hauptspule 17 (auch
in 2 dargestellt) enthält, die um die Wand 42 derart
gewickelt und verbunden ist, dass der Strom in der in 4 dargestellten
Richtung fließt,
so dass ein magnetischer Südpol am
stromabwärtigen
Ende 43 der Wand 42 und ein magnetischer Nordpol
am Innenrand 44 des Flansches 40 erzeugt werden.
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4 zeigt
die magnetischen Feldlinien, wenn ein Strom durch die Innenspule 16 und
die Außenspule 17,
aber nicht durch die Steuerspulen 18, 18', 19, 19' fließt. Aus 4 ist
ersichtlich, dass die Versetzung zwischen den Polen 33 und 34 dazu führt, dass
das Magnetfeld in einer ringförmigen
Beschleunigungszone 45 geneigt ist, wo im Betrieb die Ionen
beschleunigt werden. Diese Neigung des Magnetfeldes verursacht eine
Beschleunigung der Ionen in einer Richtung, die durch die Pfeile
V gekennzeichnet ist, nach der Achse X-X. Der Zweck hiervon besteht
darin, die Divergenz des Ionenstrahls von der Schubvorrichtung zu
begrenzen. Ein erwähnenswerter
Punkt besteht darin, dass die zylindrischen Wände 35 und 42 dazu
dienen, den Bereich 45',
wo die Anode angeordnet ist, gegenüber den Wirkungen des Magnetfeldes
abzuschirmen.
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Die
Arbeitsweise des dargestellten Schuberzeugers ist die folgende.
Die Elektronen werden von der Kathode 27 emittiert und
in zwei Ströme
aufgeteilt. Ein Strom derartiger Elektronen wird nach der Anode 24 in
den Ringkanal 20 angezogen. Die Radialkomponente des Magnetfeldes
innerhalb des Kanals bewirkt, dass die Elektronen in Umfangsrichtung wandern
und graduell in Axialrichtung nach der Anode abdriften. In dem Bereich 45' der Anode,
wo sich nur ein minimales Magnetfeld befindet, bewirken die Elektronen,
die während
ihrer Spiralbewegung durch den Kanal Energie aufgenommen haben,
eine Ionisierung des Schubgases, das längs der Leitung 25 zugeführt wird.
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Die
positiv geladenen resultierenden Ionen werden in Richtung stromab
durch ein elektrisches Feld beschleunigt, das durch eine Potentialdifferenz von
ungefähr
300 Volt zwischen Anode und Kathode erzeugt wurde. Wegen der relativ
großen
Masse im Vergleich mit der Masse der Elektronen werden die Antriebsionen
nicht wesentlich durch das Magnetfeld beeinflusst. Es besteht jedoch
ein gewisser Einfluss, und die geneigte Natur des Magnetfeldes im
Beschleunigungsbereich 45 zwischen den Polen 33 und 44 verursacht,
dass der Ionenstrom, der aus dem stromabwärtigen Ende des Schuberzeugers
austritt, in der Richtung zu konvergieren trachtet, die durch den
Buchstaben V angegeben ist. Wenn ein Strom die Spulen 18, 18' durchfließt, erhöht sich
die Wirkung des Magnetfeldes auf die Ionen, die von einer Seite
des Schuberzeugers austreten, weil die magnetische Feldstärke erhöht wird,
während
die Wirkung auf der entgegengesetzten Seite des Schuberzeugers verringert
ist. Demgemäß wird eine
Ablenkung in Richtung eines Vektors, der mit V' und V'' in 4 dargestellt
ist, erreicht. Durch Steuerung der Ströme in den Spulen 18, 18' einerseits
und 19, 19' andererseits
kann die Schubrichtung in jeder Richtung versetzt werden.
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Es
wurde bereits oben erwähnt,
dass die von der Kathode 27 emittierten Elektronen in zwei
Ströme aufgeteilt
wurden und dass einer dieser Ströme
in den Beschleunigungskanal eintritt. Der andere Elektronenstrom
ist wirksam, um die Ionen zu neutralisieren, wenn sie von dem Schuberzeuger
ausgestoßen werden,
um so zu vermeiden, dass eine resultierende negative Leistung den
Schuberzeuger verlässt.
Eine Erosion des stromabwärtigen
Randes der äußeren Keramikwand 22,
die durch Steuerung des Schubvektors verursacht wurde, wird durch
das Vorhandensein der Abschrägung 22A vermindert,
während die
Verminderung in der Erosion am entsprechenden Rand der Innenwand 21 durch
die Versetzung in Richtung stromauf relativ zu dem entsprechend
abgeschrägten
Rand der Außenwand 22 vermindert wird.
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Ein
wichtiges Merkmal des dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung
besteht darin, dass die Magnetkörper 30A und 30B magnetisch
getrennt sind und ein jeder einen individuellen Elektromagneten
bildet, der seinen eigenen Nordpol und Südpol besitzt. Aus diesem Grunde
ist es möglich, die
erforderliche Magnetcharakteristik zu erreichen, während der
Beschleunigungskanal eine breite Vielfalt unterschiedlicher Gesamtdimensionen
des Magnetsystems aufweisen kann, die sich von den Dimensionen gemäß 3 und 4 unterscheiden.
Beispielsweise ist es vorhersehbar, dass es nunmehr möglich ist,
Halleffekt-Beschleuniger zu schaffen, die bei einer gegebenen Leistung
in Axialrichtung kürzer und
im Durchmesser breiter sind (oder umgekehrt). Ein Schuberzeuger
kann daher in der Weise ausgebildet werden, wie sie besser dem verfügbaren Raum in
einem Satelliten oder einem Startfahrzeug verfügbar ist.
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In
der abgewandelten Ausführungsform
gemäß 5 ist
der Magnetkörper 30A,
der den inneren magnetischen Südpol
definiert, durch Radialschlitze in vier Segmente S1, S2, S3 und
S4 aufgeteilt und der Umfangsflansch 40 definiert den äußeren magnetischen
Nordpol, und dieser ist in gleicher Weise in vier Segmente N1, N2,
N3 und N4 aufgeteilt. Die Schlitze oder Spalte zwischen den so geformten individuellen
Nordpolen sind beträchtlich
kleiner als die viel größeren Schlitze
oder Spalte 39, die die Spulen 18, 18', 19, 19' aufweisen.
Die individuellen Nordpole überlappen
auf diese Weise die Endabschnitte der Spulen, wo sie durch die Spalte
laufen. Die Konstruktionsänderung
gemäß 5 schafft eine
verbesserte Steuerfähigkeit.
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Es
ist klar, dass die verschiedenen Ausführungen der Erfindung, wie
sie in der Zeichnung dargestellt sind, nur Beispiele darstellen
und die Erfindung nicht auf die speziellen Konstruktionen dieser Beispiele
beschränkt
ist. Beispielsweise ist die Erfindung auch anwendbar für sogenannte
Anoden-Lagen-Schuberzeuger. Wenn eine Konstruktion ähnlich der
beschriebenen benutzt wird, sind verschiedene Abwandlungen der Konstruktion
möglich.
Beispielsweise könnte
der Steuereffekt dadurch verbessert werden, dass der Flansch 40 in
vier getrennte Sektoren aufgeteilt wird, die den Sektoren 38A, 38B, 38C und 38D entsprechen,
wodurch vier getrennte Hauptmagnet-Nordpole geschaffen werden. Eine
weitere Abwandlung kann darin bestehen, dass die Spule 17 auf
der Außenseite
statt auf der Innenseite der zylindrischen Magnetwand 37 angeordnet
wird. Weitere mögliche
Abwandlungen bestehen darin, die Spulen 17 wegzulassen
und stattdessen größere Spulen 18, 18', 19, 19' zu benutzen.
Außerdem
kann eine oder es können
beide Spulen 16 und 17 durch Permanentmagnete
ersetzt werden. Stattdessen könnten
die Magnetkörper 30A und 30B als
Permanentmagnete ausgebildet werden. Eine weitere mögliche Abwandlung
besteht darin, dass nur drei Steuerspulen oder irgendeine Zahl von
mehr als vier Steuerspulen benutzt wird.