JP2001506337A

JP2001506337A - 磁気流体力学的推進手段のためのイオンビーム集中化装置および該装置を装着した磁気流体力学的推進手段

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Publication number: JP2001506337A
Application number: JP51014998A
Authority: JP
Inventors: アレクセエビチラティシェフ，レオニド; ミアリコビチヤクボフ，アクメット; ベクスルタノービチヤコウポフ，アイデル; アナトリービチカルトフ，セルゲイ; バレンティアン，ドミニク
Original assignee: ソシエテナシオナルデチュードエドゥコンストリュクシオンドゥモターダビアシオン“エスエヌウセエムア”
Priority date: 1997-05-23
Filing date: 1997-05-23
Publication date: 2001-05-15
Also published as: CN1209036A; DE69734062T2; EP0914560A1; WO1998053201A1; US6158209A; EP0914560B1; DE69734062D1

Abstract

(57)【要約】閉電子ドリフトを有するプラズマスラスタのためのイオンビーム集中化装置であって、該装置は：ａ）両端部が開口しかつプラズマスラスタの排出口平面の下流に位置するように設計された本質的に円錐台のフレア状磁極部品（６３）であって、前記プラズマスラスタは環状のイオン化および加速チャンネル（１）と前記環状チャンネル（１）の両側に配置され該環状チャンネル（１）の軸に垂直な排出口平面（１４）中に本質的に放射状の磁場を形成するための周辺および中心磁極部品（３、４）を備えるもの；およびｂ）前記フレア状の磁極部品（６３）の下流端部を前記周辺磁極部品（３）に接続する付加的周辺磁気回路（６０；８０）であって、前記フレア状の磁極部品（６３）は前記付加的周辺磁気回路（６０；８０）と前記周辺および中心磁極部品（３、４）と協同して前記環状チャンネル（１）の下流の磁場の形状を限定するものであり、この限定は、予め決められた頂点の角度が前記フレア状磁極部品（６３）の頂点の角度によって定義される本質的に円錐状の領域内にイオンビームが留まるようにさせるものである、前記付加的周辺磁気回路；を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】磁気流体力学的推進手段のためのイオンビーム集中化装置および該装置を装着した磁気流体力学的推進手段技術分野本発明は、特に宇宙での推進に応用される電子−イオンプラズマスラスタおよび地上でのその工業的製造方法に関し、更に特定すると固定プラズマスラスタ(s tationary plasma thruster)(SPT)、ホール効果スラスタ、または陽極層スラスタ(ALT)として周知の閉電子ドリフトタイプのプラズマスラスタに関する。背景技術閉電子ドリフトタイプのスラスタまたは固定プラズマタイプのスラスタは、特に、１９７４年出版のL.H．ARTSIMOVITCH et al.による、固定プラズマスラスタ (SPT)開発プログラムおよび"METEOR"衛星上でのテストに関する記事によって、既に周知である。このスラスタは、イオン化と加速とが分離されておらず、しかも加速ゾーンが同じ数のイオンと電子を含みそれによっていかなる空間電荷現象をも排除することを可能としている点で、他の範疇のイオンスラスタと異なっている。 L.H．ARTSIMOVITCH et al.による上述の記事中に提案された閉電子ドリフトスラスタを、図６を参照して以下に説明する。絶縁性材料の部品２によって範囲が限定される環状チャンネル１は、絶縁性材料部品２の外部および内部にそれぞれ配置された外側環状磁極部品３と内側環状磁極部品４、スラスタの上流端部に配置された磁気ヨーク１２、およびチャンネル１の全長に広がりかつ磁気コア１０の回りに直列に接続され外側磁極部品３をヨーク１２に接続する電磁コイル１１とを備える電磁石内に配置されている。接地された中空陰極７はキセノンの供給装置１７に接続され、チャンネル１の下流側排出口の前でプラズマ雲を形成する。例えば３００Ｖの電源の正端子に接続された環状陽極５は、環状チャンネル１の閉鎖された上流部分に配置される。熱および電子の絶縁体８と共に動作するキセノン注入チューブ６は、環状陽極５の直近に配置された環状分配チャンネル９中に開口している。イオン化および中性化電子は、中空陰極７から生じる。イオン化電子は、陽極５と陰極７から生じるプラズマ雲との間で得られる電界によって絶縁性環状チャンネル１内に引きつけられる。電界Ｅと、コイル１１によって形成される磁界Ｂの効果によって、イオン化電子は、電界をチャンネル内に保持するために適した、方位角ドリフト軌道上を移動する。イオン化電子は次に、絶縁性チャンネル内の閉軌道に沿ってドリフトし、これがこのスラスタが“閉電子ドリフトスラスタ”と呼ばれる所以である。電子のドリフト的な動きは電子が中性原子と衝突する確率を増加し、この現象によって（この場合はキセノンの）イオンが形成される。磁場は、部品３および４の形状によって範囲が限定される。磁力線１３は、スラスタの排出口平面１４において本質的に放射状である。閉電子ドリフトスラスタはこの様にして、プラズマ中のイオン加速を利用する。イオンは全てが同じエネルギーを有してるとは限らない。一次の近似として、イオンビームは２個の成分を有している・加速チャンネル１の上流のイオン化領域から生じる比較的狭い高エネルギー成分；および・加速チャンネル１の排出口から現れスラスタの排出口平面１４の直接下流に位置する容積中に広がる高発散低エネルギー成分。図８ａおよび８ｂは、３００Ｖの放電電圧Ｖcaで動作するイオンスラスタに対して、エネルギーの関数としてイオン電流がどの様に分布するかを示している。図８ａは、スラスタ軸に対する角度０°、７°３０’、１５°、２２°３０’ 、３０°、および３７°３０’のそれぞれに対応する６個の曲線を示している。イオン電流が２７０ｅＶに対応してピークを有していること、およびスラスタ軸に対する角度が増加するにつれて急速に減少する大きさを有していることが理解される。この主ピークは一次のイオンに基づいている。スラスタの排出口平面で形成される二次イオンは、２０ｅＶから３０ｅＶの範囲のエネルギーに相当する二次のピークを形成する。二次ピークの大きさは、スラスタ軸に対する発散角に事実上関係しない。図８ｂは、以下のそれぞれの角に相当する５個の曲線をより大きな規模で示している：３７°３０’、４５°、５２°３０’、６０°および６７°３０’。高エネルギーイオンの密度は、装置の軸からの発散角が大きくなると急減に減少することが理解される。しかしながら、発散角６７°３０’に対して、１００ｅＶを越えるエネルギーにおいて、無視しえない割合のイオンが残存している。照射された場合、これらのイオンは損傷を生じうる。図９は、低エネルギーイオンと高エネルギーイオンの角分布を示し、更にこれはビームの全体的な輪郭を与える。実線の曲線３１は、３０Ｖのコレクタにおいてスラスタ軸からの発散角の関数として測定されたイオン電流値を示し、点線の曲線３２は、５０Ｖのコレクタにおいて、スラスタ軸からの発散角の関数として同様に測定したイオン電流値を示す。図９において、０°に中心を有する密度ピーク３３、３４は、加速チャンネル内に位置するイオンフロントから生じる高エネルギーイオンによるものであり、一方低密度の広範囲分布は低エネルギーイオンに相当するものであることが理解される。図７は、図６を参照して説明される種類の従来の閉電子ドリフトスラスタの一部分を示す。図７において、加速チャンネル１の排出口において、イオン速度ベクトルの方向を示す矢印５２が、イオン密度の分布を示す点線の曲線５１と共に示されている。加速チャンネル１の排出口において磁極部品３および４によってさらにコイル１１および１５によって形成される磁力線１１３が、イオン分布の表示上に重畳して示されている。イオンの軌跡は磁力線に垂直であることが理解される。排出口平面１４の下流の加速チャンネル１の周辺に位置する点５３および５５におけるイオンの軌跡５４および５６はスラスタのＺ軸に殆ど垂直である。等ポテンシャルに相当する磁力線によって支配されるイオンビームの低エネルギーかつ高発散成分におけるイオンの軌跡は、このスラスタを装着した宇宙船の表面上への高度な損傷効果を有する。工業的応用において、特にイオンビーム噴霧器の備付けにおいて、境界が十分に限定されていないビームを有すると言う事実によって問題を生じる。これは、ビームが目標を越えて広がり、装置の容器壁に衝突し、その皮膜を汚染するためである。発明の目的および要約本発明は、上述の欠点を取り除き、イオンビームが、十分に範囲が限定された輪郭とビームの周辺に位置する低エネルギーイオンの襲撃を避けるように最適化されたイオン密度分布を有して、スラスタの排出口で形成されることができる様にすることを目的としている。これらの目的は：・その下流側端部において開口を有する絶縁性材料の部品によって範囲が限定される環状のイオン化および加速チャンネル；・前記環状チャンネルの外側でかつその下流に配置された少なくとも１個の中空陰極；・前記環状チャンネルと同心円上にあり前記チャンネルの開口の上流でそれから離れて配置された環状陽極；・前記中空陰極と前記環状陽極にそれぞれ結合された第１および第２のイオン化可能ガスの供給手段；および・前記環状チャンネル内に磁場を形成するための磁気回路であって、該磁気回路は、複数の個別の磁場成形手段、ヨーク、前記環状チャンネルの軸方向の外側に配置された周辺磁気回路、および周辺および中心磁極部品であって前記周辺磁気回路および前記ヨークによって互いに接続されかつ前記環状チャンネルの両側に配置されて前記環状チャンネルの軸に垂直な排出口平面中に本質的に放射状の磁場を形成するもの、を備える磁気回路；を具備する閉電子ドリフトプラズマスラスタであって、該スラスタは：・両端が開口し、前記環状チャンネルの軸に共軸で、前記排出口平面から下流に位置しかつ下流方向にフレア状に広がった、本質的に円錐台でフレア状の磁極部品；および・前記フレア状の磁極部品の前記下流側端部を前記補助チャンネルの外側に位置する周辺磁極部品に接続する少なくとも１個の付加的周辺磁気回路であって、前記フレア状の磁極部品は前記付加的周辺磁気回路および前記環状チャンネルの両側に位置する前記磁極部品と協同して前記環状チャンネルの下流の磁場の形状を限定するものであり、この限定は、頂点で測定された角度が前記フレア状の磁極部品の頂点の角度によって定義される本質的に円錐状の領域内にイオンビームが留まるようにさせるものである、前記少なくとも１個の付加的周辺磁気回路；を更に備える事を特徴とする、閉電子ドリフトプラズマスラスタ、によって達成される。従って、本発明によれば、環状加速チャンネルの排出口におけるイオンビームが、円錐の頂点における半角がフレア状の磁極の頂点における半角によって範囲が限定される円錐内に留まるように強制される。なおこの円錐状のイオンビームの頂点における半角がフレア状の磁極部品の半角に正確に等しいことは本質的ではない。加速チャンネルの通常の排出口平面の下流に位置するフレア状磁極部品は、本質的にこの排出口平面の下流の磁場を成形するように働き、それによってスラスタ外側の等ポテンシャル面およびイオン軌道を修正し、イオン軌道がより方向性を有する様にし、更にイオンビームの近辺に位置する外壁の損傷の如何なる危険性をも排除する。周辺イオンの軌跡は本質的にフレア状磁極部品に対して切線的であるため、フレア状の磁極部品はそれ自身イオンによる襲撃から保護されることが理解される。本質的に円錐台であるフレア状磁極部品の頂点における半角αは、３０°〜６０°の範囲にある。本質的に円錐台のフレア状磁極部品の頂点における半角αは、約４５°である場合効果的である。ある特定の実施例では、このフレア状磁極部品は、スラスタの軸に対して前記部品によって形成された前記角度が、下流方向において排出口平面から離れるに従って増加するように湾曲しており、その結果磁力線は累進的に広がって離れる。効果的な特徴によれば、フレア状の磁極部品は、前記部品の表面の放射性を増し、電気的絶縁性を提供し、または環状チャンネルとフレア状磁極部品間の汚染に対する保護を提供するために、皮膜によってカバーされている。この皮膜は、環状チャンネルを限定する部品と同じ材料によって形成され、少なくとも１個の以下の材料：アルミニウム、窒化臭素、シリカ、窒化アルミニウム、窒化シリコン、Al₂O₃-TiO₂およびTiNによって構成されている。考えうる実施例では、付加的な周辺磁気回路は単一の強磁性体リングによって構成される。更に特定すると、中空陰極は、フレア状の磁極部品内に形成された穴の中に組み込まれ、極在する磁場に面する強磁性体の保護スクリーンを装備している。この付加的周辺磁気回路は更に強磁性体のバーを有していても良い。この場合、特に効果的な実施例では、前記強磁性体バーは軟鉄で形成され、捲線方向が、付加的周辺磁気回路において形成される磁気フラックスが環状チャンネルの軸方向の外側に配置された前記周辺磁気回路中で形成される磁気フラックスの方向と反対の方向である、コイルによって取り囲まれている。本発明は、更に、閉電子ドリフトを有するプラズマスラスタのためのイオンビーム集中化装置を提供するものであり、該装置は：ａ）両端部が開口しかつプラズマスラスタの排出口平面の下流に位置するように設計された本質的に円錐台のフレア状磁極部品であって、前記プラズマスラスタは環状のイオン化および加速チャンネルと前記環状チャンネルの両側に配置され該環状チャンネルの軸に垂直な排出口平面中に本質的に放射状の磁場を形成するための周辺および中心磁極部品を備えるもの；およびｂ）前記フレア状の磁極部品の下流端部を前記周辺磁極部品に接続する付加的周辺磁気回路であって、該フレア状の磁極部品は前記付加的周辺磁気回路と前記周辺および中心磁極部品と協同して前記環状チャンネルの下流の磁場の形状を限定するものであり、この限定は、予め決められた頂点の角度が前記フレア状磁極部品の頂点の角度によって定義される本質的に円錐状の領域内にイオンビームが留まるようにさせるものである、前記付加的周辺磁気回路；を備えることを特徴とする。図面の簡単な説明本発明のその他の特徴および効果は、非限定的な例として与えられる、添付の図面を参照した以下の特定の実施例から明らかである。図１は、本発明の第１の特定実施例を構成するビーム成形装置を備えた閉電子ドリフトプラズマスラスタの一部分の軸方向断面図；図２は、本発明の第２の特定実施例を構成するビーム成形装置を備えた閉電子ドリフトプラズマスラスタの全体の軸方向断面図；図３は、中空陰極を組み込んだ本発明のビーム成形装置を備える閉電子ドリフトプラズマスラスタの一部分の軸方向断面図；図４は、閉電子ドリフトプラズマスラスタに応用される本発明の変形実施例のビーム成形装置を示す軸方向の断面図；図５は、標準のプラズマスラスタおよび本発明のビーム成形装置を備えた２個の異なる実施例のプラズマスラスタに対する、イオンビーム輪郭の比較棒グラフ；図６は、従来の実施例にかかる閉電子ドリフトプラズマスラスタを示す軸方向断面図；図７は、従来の閉電子ドリフトプラズマスラスタの一部分を通る軸方向断面図であり、加速チャンネルの外側で磁力線に重畳されたイオン密度分布を示すもの；図８ａおよび８ｂは、従来のプラズマスラスタにおけるスラスタ軸に対して種々の方向のエネルギーの関数としてイオン電流分布を示す曲線を描いたグラフ；および図９は、異なる電圧を有する２個のコレクタに対して、従来のプラズマスラスタの排出口におけるイオンビームの全体の輪郭を示す。実施例の詳細な説明図１は図７と類似する図であり、閉電子ドリフトプラズマスラスタの排出口平面１４の下流に配置されたイオンビーム成形手段の、本発明による一実施例を示す。図１には、絶縁性材料の部品２によって限定されかつ点線によって示される環状加速チャンネル１の下流部分と、チャンネル１中に磁場を形成するための主磁気回路の下流部分が示されている。主磁気回路は、中心磁極部品４と周辺環状磁極部品３を備えており、これらは排出口平面１４の近くに、周辺磁気回路１０、周辺電磁コイル１１および中心磁極部品４と共に動作する電磁コイル、および図１には示されていないが図６のヨーク１２と類似のヨークと共に配置されている。図１のこれらの構成要素１〜４、１０、１１および１５は図７の従来例における対応する構成要素と同じような方法で形成することができる。同様に、従来の方法で、例えば図６に示す種類の実施例において、しかしながら同じである必要はないが、図１の閉電子ドリフトプラズマスラスタは、環状チャンネル１と同心円上にありかつチャンネル１の排出口からある距離だけ上流に配置された環状陽極５と、この環状陽極５と関連し、例えばキセノンを供給するためのイオン化ガス供給手段とを備えている。この発明のプラズマスラスタは、更にチャンネル１の外側で、その下流に配置されかつキセノンのようなイオン化ガスを供給するための手段１７に結合された中空陰極７（図１には示されていないが、図２において見ることができる）を備えている。主磁気回路は磁場を形成し、その磁力線１３はスラスタの軸に垂直な排出口平面１４において本質的に放射状である。この発明によるプラズマスラスタへの変更は、環状チャンネル１内の磁力線１３の形状を変更しないことに気付くことは重要である。このチャンネル１内の磁力線１３は、図７に示す従来のスラスタの場合と図１に示す本発明のスラスタの場合の両方において、同じである。反対に、排出口平面１４の下流の磁力線１１３ａは、図７の磁力線１１３に比べて、大きく変更されている。図１のプラズマスラスタは、付加的周辺磁気回路６０を装備している。この磁気回路６０は環状チャンネル１の外側に位置する周辺磁極部品３を本質的に円錐台であるフレア状磁極部品６３に接続する。この磁極部品６３は、その両端部が開口しており、環状チャンネル１の軸と共軸であり、排出口平面１４の下流に位置し更に下流方向にフレア状に広がっている。円錐台である磁極部品６３は、付加的周辺磁気回路６０とチャンネル１の両側に位置する磁極部品３および４と協同して、環状チャンネル１の下流の磁場の形状を限定する。更に特定すると、本質的に円錐台である磁極部品６３は、その頂点において半角αを有することが可能である。この角αは、３０° から６０°の範囲内にあり、更に例えば約４５°に等しい。付加的磁極部品６３は、バー６０によって、その排出口平面１４を経由して磁気回路１０、３に接続されていても良い。これらのバー６０は、単純な強磁性体によって構成され、何ら磁気的に活性な要素（例えば永久磁石、電磁コイル）を、磁極部品６３または付加的周辺磁気回路を構成するバー６０に付加しなくても良い。しかしながら、磁気的に活性な要素を付加的周辺磁気回路に組み込む事が好ましい。従って、バー６０を、永久磁石で構成することが可能である。効果的な実施例では、バー６０は軟鉄で形成され、図１に示すように、これらはコイル６１によって周囲を囲まれている。このコイル６１は、付加的周辺磁気回路中に形成された磁気フラックスが、スラスタ軸に平行な環状チャンネル１の外側に配置された周辺磁気回路１０中に形成される磁気フラックスとは反対の方向に向かう様に、巻き付けられている。図２は、本発明の他の実施例を示し、この実施例では付加的周辺磁気回路８は一個の強磁性体リングによって構成されている。更に特定すると、図２は、本質的に円錐台である磁極部品６３と付加的周辺磁気回路８０を含む構造体が、環状チャンネル１の外側に位置する周辺磁極に例えばボルトによってまたは溶接によって固定された一個の部品によって、構成される実施例を示している。円錐台である磁極部品６３、バー６０、または強磁性リング８０は、電気的に絶縁されたフェライトで形成されていても良い。図３の実施例において示される様に、本発明の閉電子ドリフトプラズマスラスタにおいて、中空陰極７は、フレア状の磁極部品６３中に形成された穴１６３中に組み込まれても良い。この場合、中空陰極７は、局部的な磁場に面する保護強磁性スクリーン１６４を備えている。この保護強磁性スクリーン１６４は点火用電極７２の回りに配置されていても良く、この点火用電極７２はそれ自身でイオン化ガスが供給される中空陰極７の本体７１を取り囲んでいる。点火用電極７２とチューブ１６４はこのようにして共に、本体７１のための熱保護スクリーンを形成するのに貢献する。中空陰極７は磁極部品３および６３上にフランジ７３によって取り付けられても良い。陰極７の軸は、局部的な磁力線に対して適当に平行である。スラスタの発散部分を形成する磁極部品６３は、幾つかの機能を実行することが可能な皮膜２６３（図３）によってカバーされていても良い。この様に、皮膜２６３は、その部分の放射率を向上して、放射フラックスを増加し、さらにその結果スラスタの動作温度を低下させる。皮膜２６３は同時に電気的な絶縁を提供する。最後に、皮膜２６３は環状チャンネル１とフレア形状の磁極部品６３間の汚染に対する保護を提供することができる。単層皮膜は、３つの全ての目的を満足することができる。皮膜２６３はまた、スラスタの側面上に形成された皮膜２６３ｂによって、延長される（図３）。皮膜２６３、２６３ｂは、環状チャンネル１を限定する材料と同じ材料で形成しても良い。一例として、皮膜２６３、２６３ｂは、以下の材料の内の１個っまたはそれらの組み合わせによって形成することができる：アルミニウム、窒化臭素、シリカ、窒化アルミニウム、窒化シリコン、Al₂O₃-TiO₂およびTiN。図４は、付加的磁極部品６３が正確に円錐台ではなく、むしろトランペットのような形のフレア形状である、本発明の変形実施例を示す。このフレア状の磁極部品６３は曲率３６３を有し、それによって前記部品によって形成されるスラスタの軸に対する角度が、排出口平面１４から下流方向に離れるに従って増加し、それによって磁力線が累進的に広がることを可能とする。再び図１を参照すると、環状チャンネル１の外側の磁場におけるライン１１３ａは、図７のライン１１３よりも凸状の程度が小さいが、チャンネル１内の磁力線１３は事実上変化しない。チャンネル１の外側で形成されかつ加速されたイオンは、付加的磁極部品６３によって範囲が限定される円錐の内部に留まる様に強制される。この付加的磁極部品６３、結合された付加的磁気回路６０、６１および磁極部品３、４は全て協同して、磁場、従ってその結果、排出口平面１４の下流の等ポテンシャル線の形状を、成形する。点５３ａで形成されたイオンは、ベクトル５４ａに沿って、等ポテンシャル平面に直角な方向に加速される。この等ポテンシャル平面は磁力線に非常に密接に対応している。従って、イオンビームの周辺で加速されたイオンは事実上部品６３に平行であり、円錐の頂点における半角が円錐台部品６３の頂点の半角αによって、または先端を切り取った円錐であると見なされるフレア部品によって決定される、円錐内に留まることができる。一般に、本発明のプラズマスラスタにおいて、イオン密度は軸の近辺で増加し、軸から離れた領域において大きく減少する。イオンビームはこの様に良く収束し、その結果工業的応用においてその利用が最適化され、全ての状況において汚染の危険性が減少する。図５は、以下の３個の場合について、スラスタの排出口から５００mmの距離にあるイオンビームの輪郭を与える３個の棒グラフを示す：Ｓ）標準的な従来例のプラズマスラスタ；Ｐ）本発明のプラズマスラスタであって、スラスタの排出口において受動的な磁場成形回路を備え、この受動回路は、永久磁石または電磁石のような能動的磁気素子を持たない磁極部品６３と付加的磁気回路６０を備えているもの；およびＡ）好ましい実施例を構成するプラズマスラスタであって、スラスタの排出口における磁場成形回路６０、６３は能動タイプであり、永久磁石または電磁石のような能動磁気素子を有しているもの。標準のプラズマスラスタからのイオンビームの発散を示す棒グラフＳを参照すると、端部におけるイオン密度を無視することが出来ない一方で、軸の近辺のイオン密度も大きくないことが理解される。棒グラフＰは、本発明によって付加的磁場成形手段６３、６０を設けたプラズマスラスタを使用することによって得られる向上を示しており、この成形手段６３、６０は、コイル６１が励起されていないと仮定して、例えば受動タイプの手段に相当する図１の手段６３、６０である。この場合、軸の近辺のイオン密度は増加し、その一方で端部のイオン密度は減少している。棒グラフＡは、能動タイプの付加的磁場成形手段６３、６０の装備、即ち例えばコイル６１を励起した図１の実施例に相当する。この場合、軸の近辺のイオン密度は実質的に３倍となり、一方端部の密度は完全に無視しうる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ヤコウポフ，アイデルベクスルタノービチカザフスタン共和国，480117，アルマアタ，エムカーエル．カザフフィルム 36― 29 (72)発明者カルトフ，セルゲイアナトリービチロシア連邦，129164，モスコー，プロスペクトミラ，118アー―180 (72)発明者バレンティアン，ドミニクフランス国，エフ―78170 ロスニー，ルトナシオナル，119 【要約の続き】磁気回路；を備えている。

Claims

【特許請求の範囲】１．下流側端部において開口を有する絶縁性材料の部品（２）によって範囲が限定される環状イオン化および加速チャンネル（１）；前記環状チャンネル（１）の外側でかつその下流に配置された少なくとも１個の中空陰極（７）；前記環状チャンネル（１）と同心円上にあり前記チャンネルの開口の上流でかつこの開口からある距離に配置された環状陽極（５）；前記中空陰極（７）と前記環状陽極（５）にそれぞれ結合された第１および第２のイオン化可能ガスの供給手段（１７、６）；および前記環状チャンネル（１）内に磁場を形成するための磁気回路（３、４、１０、１２）であって、該磁気回路は、複数の個別の磁場形成手段（１０、１５）、ヨーク（１２）、前記環状チャンネル（１）の軸方向の外側に配置された周辺磁気回路（１０）、および周辺および中心磁極部品（３、４）であって前記周辺磁気回路（１０）および前記ヨーク（１２）によって互いに接続されかつ前記環状チャンネル（１）の両側に配置されて前記環状チャンネル（１）の軸に垂直な排出口平面（１４）中に本質的に放射状の磁場を形成するもの、を備える磁気回路（３、４、１０、１２）；を具備する閉電子ドリフトプラズマスラスタであって、該スラスタは：両端が開口し、前記環状チャンネル（１）の軸に共軸で、前記排出口平面（１４）から下流に位置しかつ下流方向にフレア状に広がった、本質的に円錐台でフレア状の磁極部品（６３）；および前記フレア状の磁極部品（６３）の前記下流側端部を補助チャンネル（１）の外側に位置する前記周辺磁極部品（３）に接続する少なくとも１個の付加的周辺磁気回路（６０；８０）であって、前記フレア状の磁極部品（６３）は前記付加的周辺磁気回路（６０；８０）および前記環状チャンネル（１）の両側に位置する前記磁極部品（３、４）と協同して前記環状チャンネル（１）の下流の磁場の形状を限定するものであり、この限定は、頂点で測定された角度が前記フレア状磁極部品（６３）の頂点の角度によって定義される本質的に円錐状の領域内にイオンビームが留まるようにさせるものである、前記少なくとも１個の付加的周辺磁気回路；を更に備える事を特徴とする、プラズマスラスタ。２．前記実質的に円錐台状でフレア状の磁極部品（６３）の頂角における半角 αが３０°〜６０°の範囲にある事を特徴とする、請求項１に記載のプラズマスラスタ。３．前記本質的に円錐台でフレア状の磁極部品（６３）の頂角における半角α が約４５°である、請求項２に記載のプラズマスラスタ。４．前記フレア状磁極部品（６３）は、前記スラスタの軸に対して前記部品によって形成される角度が、下流方向に前記排出口平面（１４）から離れるに従って増加しその結果磁力線が累進的に広がって離れるように、湾曲していることを特徴とする、請求項１または２に記載のプラズマスラスタ。５．前記フレア状磁極部品（６３）は、前記部品の放射性を向上し、電気的絶縁性を提供し、または前記環状チャンネル（１）と前記フレア状の磁極部品（６３）の間の汚染に対して保護を提供するために、皮膜（２６３）によってカバーされていることを特徴とする、請求項１乃至４の何れか１項に記載のプラズマスラスタ。６．前記皮膜（２６３）は、前記環状チャンネル（１）を限定する前記部品（２）と同じ材料で形成されていることを特徴とする、請求項５に記載のプラズマスラスタ。７．前記皮膜（２６３）は少なくとも１個の以下の材料によって構成されている事を特徴とする、請求項５または６に記載のプラズマスラスタ：アルミニウム、窒化臭素、シリカ、窒化アルミニウム、窒化シリコン、Al₂O₃-TiO₂およびTiN 。８．前記フレア状の磁極部品（６３）および付加的周辺磁気回路（６０；８０）は永久磁石または電磁コイルを付加することなく強磁性体材料で形成した事を特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載のプラズマスラスタ。９．前記フレア状磁極部品（６３）および前記付加的周辺磁気回路（６０；８０）によって構成される少なくとも１個の要素は、電気的絶縁性のフェライトで形成される事を特徴とする、請求項１乃至８の何れか１項に記載のプラズマスラスタ。１０．前記付加的周辺磁気回路（８０）は単一の強磁性体リングによって構成される事を特徴とする、請求項１乃至９の何れか１項に記載のプラズマスラスタ。１１．前記フレア状磁極部品（６３）と前記付加的周辺磁気回路（８０）は共に、前記環状チャンネル（１）の外側に位置する前記周辺磁極部品（３）によって構成されている事を特徴とする、請求項１０に記載のプラズマスラスタ。１２．前記中空陰極（７）は、前記フレア状磁極部品（６３）中に形成された穴（１６３）中に組み込まれかつ極在磁場に面する保護強磁性体スクリーン（１６４）を装備している事を特徴とする、請求項１乃至１１の何れか１項に記載のプラズマスラスタ。１３．前記保護強磁性体スクリーンは、前記中空陰極（７）の本体（７１）を取り囲む点火電極（７２）の回りに配置されている事を特徴とする、請求項１２に記載のプラズマスラスタ。１４．前記付加的周辺磁気回路（６０）は強磁性体バーを備える事を特徴とする、請求項１乃至７の何れか１項に記載のプラズマスラスタ。１５．前記強磁性体バーは永久磁石で構成されている事を特徴とする、請求項１４に記載のプラズマスラスタ。１６．前記強磁性体バーは軟鉄で形成され、前記付加的周辺磁気回路（６０）中に形成される磁気フラックスが前記環状チャンネル（１）の軸方向に外側に配置された前記周辺磁気回路（１０）中に形成される磁気フラックスの方向とは反対の方向に向かう方向に巻き付けられたコイル（６１）によって取り囲まれている事を特徴とする、請求項１４に記載のプラズマスラスタ。１７．閉電子ドリフトを有するプラズマスラスタのためのイオンビーム集中化装置であって、該装置は：ａ）両端部が開口しかつプラズマスラスタの排出口平面の下流に位置するように設計された本質的に円錐台のフレア状磁極部品（６３）であって、前記プラズマスラスタは環状のイオン化および加速チャンネル（１）と前記環状チャンネル（１）の両側に配置され該環状チャンネル（１）の軸に垂直な排出口平面（１４）中に本質的に放射状の磁場を形成するための周辺および中心磁極部品（３、４）を備えるもの；およびｂ）前記フレア状の磁極部品（６３）の下流端部を前記周辺磁極部品（３）に接続する付加的周辺磁気回路（６０；８０）であって、前記フレア状の磁極部品（６３）は前記付加的周辺磁気回路（６０；８０）と前記周辺および中心磁極部品（３、４）と協同して前記環状チャンネル（１）の下流の磁場の形状を限定するものであり、この限定は、予め決められた頂点の角度が前記フレア状磁極部品（６３）の頂点の角度によって定義される本質的に円錐状の領域内にイオンビームが留まるようにさせるものである、前記付加的周辺磁気回路；を備える事を特徴とする、装置。