JP2913633B2 - Ion engine - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、宇宙空間を飛翔す
る宇宙機に搭載されて姿勢及び起動制御を行なうための
推進機であるイオンエンジンに係り、特に荷電粒子を静
電的に加速する加速用グリッド（アクセルグリッドとも
いう）を改良したイオンエンジンに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion engine mounted on a spacecraft which flies in outer space and is a propulsion device for controlling attitude and start-up, and more particularly to an acceleration for electrostatically accelerating charged particles. The present invention relates to an ion engine with an improved grid for use (accelerator grid).
【０００２】[0002]
【従来の技術】イオンエンジンは、プラズマ中のイオン
を加速して、この加速の結果生成されるイオンビームを
噴出することにより推進力を得るエンジンであり、宇宙
機の姿勢制御や起動制御に用いられる。2. Description of the Related Art An ion engine is an engine for accelerating ions in plasma and ejecting an ion beam generated as a result of the acceleration to obtain a propulsion force, and is used for attitude control and start-up control of a spacecraft. Can be
【０００３】このイオンエンジンの概略構成としては、
図５に示すように、推進剤貯蔵供給系３からの推進剤
（例えばキセノン）をを電離させてプラズマ１０を生成
するための放電室１、この放電室１のプラズマ１０から
イオンを抽出するスクリーングリッド８及びイオンを静
電加速するアクセルグリッド９からなるイオン加速部、
更には噴出されるイオンビーム１１と同量の電子を放出
してイオンを中和しエンジンの帯電を防止する中和器２
から構成されている。[0003] As a schematic configuration of this ion engine,
As shown in FIG. 5, a discharge chamber 1 for ionizing a propellant (for example, xenon) from a propellant storage and supply system 3 to generate a plasma 10, and a screen for extracting ions from the plasma 10 in the discharge chamber 1 An ion accelerator comprising a grid 8 and an accelerator grid 9 for electrostatically accelerating ions;
Further, a neutralizer 2 which emits the same amount of electrons as the ejected ion beam 11 to neutralize the ions and prevent the engine from being charged.
It is composed of
【０００４】この場合、イオン加速のうち、放電室１の
プラズマ１０に面した側のスクリーングリッド８は、直
径２〜３mm程の開口（ホール）を多数開けたメッシュ状
のものであって、正の高電位（通常＋１kv程度）にバイ
アスされており、他方スクリーングリッド８に隣接した
外側のアクセルグリッド９は、直径１mm程（スクリーン
グリッド８のホール径の半分程の孔径）の開口（ホー
ル）を多数開けたメッシュ状のものであって、負の高電
位（−５００Ｖ程度）にバイアスされている。そして、
このスクリーングリッド８とアクセルグリッド９のホー
ル中心が合致する（同心となる）ように、すなわち高精
度のホールアライメントとなるように、これらグリッド
８、９が形成されかつ相互に位置決めされる。In this case, of the ion acceleration, the screen grid 8 on the side of the discharge chamber 1 facing the plasma 10 has a mesh shape with a large number of openings (holes) having a diameter of about 2 to 3 mm. , While the outer accelerator grid 9 adjacent to the screen grid 8 has an opening (hole) having a diameter of about 1 mm (a hole diameter about half the hole diameter of the screen grid 8). It has a large number of open meshes, and is biased to a negative high potential (about -500 V). And
The grids 8 and 9 are formed and positioned so that the centers of the holes of the screen grid 8 and the accelerator grid 9 are aligned (concentric), that is, the hole alignment is performed with high precision.
【０００５】ここにおいて、スクリーングリッド８のホ
ールサイズはアクセルグリッド９のそれより大きく形成
されているが、これは開口面積比率を高めて多数のイオ
ンを抽出し外部に加速・放出することによる。[0005] Here, the hole size of the screen grid 8 is formed larger than that of the accelerator grid 9 because the aperture area ratio is increased to extract a large number of ions and accelerate and discharge them to the outside.
【０００６】また、アクセルグリッド９のホールサイズ
が小さいのは、 好適な推進力としてはアクセルグリッドから適度の発
散角にてイオンビームが噴出する必要があるが、自然状
態で反発し合うイオンを加速しつつ一旦絞り込むことに
よりイオンビーム中のイオンどおしの反発力を抑え込み
グリッド９の通過後この反発力に起因して生ずるイオン
ビームの発散角を低減するためであり、また、 放電室１内の推進剤粒子がエンジン外部へ流出するの
を防止して推進剤利用効率を増加させるためであり、そ
して、 イオンエンジン外部に存在する宇宙空間プラズマ中の
電子や中和器２から放出された電子が正の高電位にある
スクリーングリッド８に引き寄せられるのを防止するバ
リアとしての役割を果たすためである。The small hole size of the accelerator grid 9 requires that an ion beam be ejected from the accelerator grid at an appropriate divergence angle as a suitable propulsion force, but accelerates ions that repel in a natural state. This is to reduce the divergence angle of the ion beam caused by the repulsive force after passing through the grid 9 by suppressing the repulsive force of the ions in the ion beam by narrowing down the ion beam once. To prevent the propellant particles from flowing out of the engine to increase the propellant utilization efficiency. Also, electrons in the space plasma existing outside the ion engine and electrons emitted from the neutralizer 2 Serves as a barrier for preventing the screen grid 8 from being drawn to the positive high potential.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】エンジンの推進力を増
大させる等エンジンの性能の向上を図るべく、上述の如
くアクセルグリッド９のホールサイズをイオンビーム１
１と衝突する限界近くまで小さくすることになるが、他
方、このためにスクリーングリッド８とアクセルグリッ
ド９とのホールアライメント精度に対する要求は極めて
厳しくなり、イオンビーム１１をアクセルグリッド９の
ホール中心に絞り込んでアクセルグリッド９に衝突させ
ることなく後方に噴出するためには極めて高いアライメ
ント精度が要求される。In order to improve the performance of the engine, for example, by increasing the propulsive power of the engine, the hole size of the accelerator grid 9 must be reduced by the ion beam 1 as described above.
However, the requirement for hole alignment accuracy between the screen grid 8 and the accelerator grid 9 becomes extremely strict, and the ion beam 11 is narrowed to the center of the hole of the accelerator grid 9. In this case, extremely high alignment accuracy is required in order to jet the fuel backward without colliding with the accelerator grid 9.
【０００８】しかしながら、この高アライメント精度と
するとしても機構上限度があり、殊にアクセルグリッド
９のホールサイズが小さい程アライメントが少しずれて
も加速されたイオンの一部がアクセルグリッドに衝突し
てしまうという事態が生じる。そして、この衝突が生じ
た場合には、イオン加速効率を低下させることになり、
かつグリッドを損耗させてエンジン寿命低下をもたら
す。However, even if the alignment accuracy is high, there is a mechanism upper limit. In particular, as the hole size of the accelerator grid 9 is smaller, even if the alignment is slightly shifted, some of the accelerated ions collide with the accelerator grid. A situation occurs. And when this collision occurs, the ion acceleration efficiency will be reduced,
In addition, the grid is worn, and the engine life is shortened.
【０００９】つまり、エンジン性能を向上させるためア
クセルグリッド９のホールサイズを小さくする程、アク
セルグリッド９へのイオンの衝突が生じやすく加速効率
の低下ひいてはエンジン性能の低下とグリッド寿命の低
下をもたらすという相反する問題が生じている。That is, as the hole size of the accelerator grid 9 is reduced in order to improve the engine performance, the collision of ions with the accelerator grid 9 is more likely to occur, which leads to a reduction in acceleration efficiency, a reduction in engine performance and a reduction in grid life. There are conflicting problems.
【００１０】本発明は、上述の問題に鑑み、アクセルグ
リッドのホールサイズを小さくしたとしてもアクセルグ
リッドへのイオンの衝突が無くまたあっても極めてわず
かで問題とならないイオンエンジンの提供を目的とす
る。In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an ion engine in which even if the hole size of the accelerator grid is reduced, there is no or little collision of ions with the accelerator grid. .
【００１１】更に、本発明は、アクセルグリッドへのイ
オンの衝突を無くすためのイオンビームの制御に起因し
て、イオンビーム加速方向を制御するイオンエンジンの
提供を目的とする。It is another object of the present invention to provide an ion engine for controlling an ion beam acceleration direction by controlling an ion beam to eliminate collision of ions with an accelerator grid.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成する本
発明は、次のように構成される。 （１）放電室内に生成されたプラズマ中のイオンを抽出
するスクリーングリッドとこのスクリーングリッドとの
間で電位差を有するアクセルグリッドを有するイオンエ
ンジンにおいて、前記アクセルグリッドの開口部周辺に
加速電極を分割して備え、この分割した加速電極それぞ
れを別々のアクセル電源に接続したことを特徴とする。 （２）前記（１）において、前記スクリーングリッドに
接続されたスクリーン電源と前記分割した加速電極それ
ぞれに接続された別々のアクセル電源とを制御する電源
制御回路と、前記別々のアクセル電源の各イオンインピ
ンジメント電流を検出する電流検出回路とを備え、更に
前記イオンイピンジメント電流の差にて前記電源制御回
路を制御する機能を有するエンジン制御器を有すること
を特徴とする。 （３）前記（１）において、前記アクセルグリッドには
微小位置制御装置を備えたことを特徴とする （４）前記（２）において、前記アクセルグリッドに備
えられた微小位置制御装置と、前記電源制御回路との少
なくとも一方を、前記電流検出回路で検出したイオンイ
ンピンジメント電流の差に基づき制御することを特徴と
する。The present invention that achieves the above object is constituted as follows. (1) In an ion engine having a screen grid for extracting ions in plasma generated in a discharge chamber and an accelerator grid having a potential difference between the screen grid, an acceleration electrode is divided around the opening of the accelerator grid. And each of the divided acceleration electrodes is connected to a separate accelerator power supply. (2) In the above (1), a power supply control circuit for controlling a screen power supply connected to the screen grid and a separate accelerator power supply connected to each of the divided acceleration electrodes, and each ion of the separate accelerator power supply A current detection circuit for detecting an impingement current; and an engine controller having a function of controlling the power supply control circuit based on a difference between the ion impingement currents. (3) In the above (1), the accelerator grid is provided with a minute position control device. (4) In the above (2), the minute position control device provided in the accelerator grid, and the power supply At least one of the control circuit and the control circuit is controlled based on a difference between the ion impingement currents detected by the current detection circuit.
【００１３】イオン加速の際にアクセルグリッドに衝突
するイオンインピンジメント電流の分布を分割された加
速電極に流れる電流を比較することによって検出する。
これによりホールアライメントに対するイオンビームの
ずれ方向を知ることができる。The distribution of the ion impingement current that collides with the accelerator grid during ion acceleration is detected by comparing the current flowing through the divided acceleration electrodes.
This makes it possible to know the direction of deviation of the ion beam from the hole alignment.
【００１４】加速電極の電位を個別に制御し、各加速電
極に流れるイオンインピンジメント電流量が均等になる
ように電位を調節する。これによってホールアライメン
トに対するイオンビームのずれを解消することができ
る。または目標とする方向に意図的にイオンビームを偏
向させることも可能である。The potentials of the accelerating electrodes are individually controlled, and the potentials are adjusted so that the amount of ion impingement current flowing through each accelerating electrode becomes equal. Thereby, the deviation of the ion beam from the hole alignment can be eliminated. Alternatively, it is possible to intentionally deflect the ion beam in a target direction.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】ここで、図１〜図４を参照しつつ
発明の実施の形態について説明する。なお、図１、図３
にて図５と同一部分には同符号を付す。図１において、
１は推進剤を電離させてプラズマ１０を生成する放電
室、２は噴出されたイオンを中和する電子を放出するた
めの中和器、３は例えばキセノン等の推進剤を貯蔵し放
電室１と中和器２とに供給するための推進剤貯蔵供給
系、４は放電室１及び中和器２のプラズマ及び電子生成
のための電力を供給するプラズマ生成電源、５はスクリ
ーングリッド８に正の高電圧を印加するためのスクリー
ン電源、７は推進剤貯蔵供給系３、プラズマ生成電源
４、スクリーン電源５の制御のためにバルブ制御回路７
１、電源制御回路７２を備えたエンジン制御器である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Here, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 3
5, the same parts as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals. In FIG.
1 is a discharge chamber for ionizing a propellant to generate plasma 10, 2 is a neutralizer for emitting electrons for neutralizing ejected ions, and 3 is a discharge chamber for storing a propellant such as xenon, for example. A propellant storage / supply system for supplying to the discharge chamber 1 and the neutralizer 2, a plasma generation power supply 4 for supplying power for generating plasma and electrons of the discharge chamber 1 and the neutralizer 2, and a positive electrode 5 for the screen grid 8. A screen power supply 7 for applying a high voltage to the fuel cell;
1. An engine controller including a power supply control circuit 72.
【００１６】放電室１にはスクリーン電源５に接続され
たメッシュ状のスクリーングリッド８が備えられ、この
スクリーングリッド８の外側にはアクセルグリッド９が
存在する。ここで、アクセルグリッド９は図２に示すよ
うに絶縁体９３にて作られた薄板に多数の開口部９４
（ホール９４）が形成された構成を有し、各開口部９４
にはその周囲に２分割された加速電極９１及び加速電極
９２が埋め込まれた構造を有している。全ての開口部９
４に対する加速電極９１、９２の位置状態は全て共通で
あり、加速電極９１はアクセル電源６１に、加速電極９
２はアクセル電源６２にそれぞれ接続されている。The discharge chamber 1 is provided with a mesh-shaped screen grid 8 connected to a screen power supply 5, and an accelerator grid 9 exists outside the screen grid 8. Here, the accelerator grid 9 has a large number of openings 94 formed in a thin plate made of an insulator 93 as shown in FIG.
(Holes 94) are formed, and each opening 94
Has a structure in which an acceleration electrode 91 and an acceleration electrode 92 divided into two parts are embedded around the periphery. All openings 9
The positions of the acceleration electrodes 91 and 92 with respect to the acceleration electrode 91 are common to the acceleration electrode 91 and the acceleration electrode 9.
2 are connected to an accelerator power supply 62, respectively.
【００１７】スクリーングリッド８及びアクセルグリッ
ド９の開口部は、直径１mm〜３mm程度に形成され、スク
リーングリッド８には正の高電圧（＋１kv程度）が印加
されアクセルグリッド９にはアクセル電源６１、６２に
て負の高電圧（−２００Ｖ〜−５００Ｖ程度）が印加さ
れる。スクリーングリッド８ではイオンを抽出しアクセ
ルグリッド９ではイオンを加速しつつ絞り込むというそ
れぞれの機能により、スクリーングリッド８の開口部に
比してアクセルグリッド９の開口部９４のホールサイズ
が小さく形成されることは前述したとおりである。The openings of the screen grid 8 and the accelerator grid 9 are formed to have a diameter of about 1 mm to 3 mm. A positive high voltage (about +1 kv) is applied to the screen grid 8 and accelerator power supplies 61 and 62 are applied to the accelerator grid 9. , A negative high voltage (about -200 V to -500 V) is applied. The respective functions of extracting ions in the screen grid 8 and narrowing the ions while accelerating the ions in the accelerator grid 9 make the hole size of the opening 94 of the accelerator grid 9 smaller than that of the screen grid 8. Is as described above.
【００１８】放電室１内のプラズマ中のイオンは、スク
リーングリッド８及びアクセルグリッド９の開口部を通
ってイオンビーム１１としてエンジン外部に噴出されて
推力を生ずる。Ions in the plasma in the discharge chamber 1 are jetted out of the engine as an ion beam 11 through the openings of the screen grid 8 and the accelerator grid 9 to generate a thrust.
【００１９】ここにおいて、アクセルグリッド９による
イオンの加速と絞り込みは、スクリーングリッド８との
電位差とアクセルグリッド９の負電位の程度によるとこ
ろであるが、本例にあっては加速電極９１、９２が分割
され異なるアクセル電源６１、６２に接続されており、
互いに異なる負電位を印加することができる。したがっ
て、従来のようにアクセルグリッド全体が同一電位とな
らず、異なる電位を採る関係上スクリーングリッド８の
開口部からのイオンの挙動は、従来とは異なる。Here, the acceleration and narrowing of the ions by the accelerator grid 9 depend on the potential difference from the screen grid 8 and the degree of the negative potential of the accelerator grid 9. In this example, the acceleration electrodes 91 and 92 are divided. Are connected to different accelerator power supplies 61 and 62,
Different negative potentials can be applied. Therefore, the behavior of ions from the opening of the screen grid 8 is different from that of the related art because the entire accelerator grid does not have the same potential as in the related art and different potentials are used.
【００２０】図１に示す構成ではエンジン制御器７内に
はアクセル電源６１，６２をそれぞれ制御する電源制御
回路７２が存在する外、各加速電極９１，９２に衝突す
るイオンによってアクセル電源６１，６２に流れ込むイ
オンインピンジメント電流を比較する電流比較回路７３
が備えられている。In the configuration shown in FIG. 1, a power supply control circuit 72 for controlling the accelerator power supplies 61 and 62 is provided in the engine controller 7, and the accelerator power supplies 61 and 62 are generated by ions colliding with the acceleration electrodes 91 and 92. Current comparison circuit 73 for comparing the ion impingement current flowing into
Is provided.
【００２１】このため、イオンエンジン製造に当ってホ
ールアライメントを充分高精度に採りイオンインピンジ
メント電流がわずかであったとしてもエンジン駆動に伴
う熱歪みの発生により、また製造当初からのアクセルグ
リッドとスクリーングリッドとの開口部の同心度の狂い
により、イオンビームの衝突個数は加速電極９１と９２
とでは差が生じることになり、このためアクセル電源６
１と６２とに流れるイオンインピンジメント電流量に差
が生ずることになる。この電流量の違いをエンジン制御
器７内の電流比較回路７３によって検出し電源制御回路
７２を通じてイオンインピンジメント電流の多い方のア
クセル電源の出力電圧を上昇させる（ゼロに近づけ
る）。この結果、前述のイオンの挙動が変わりイオン加
速方向が変化してイオンビームがアクセルグリッドの開
口部中心に向って絞り込まれ、イオンの衝突が無くな
り、イオンインピンジメント電流が小さくなる。For this reason, even if the ion impingement current is small even if the hole alignment is sufficiently high in the production of the ion engine, the thermal distortion accompanying the driving of the engine occurs. Due to the misalignment of the concentricity of the opening with the grid, the number of ion beam collisions is
Is different from that of the accelerator power supply 6
There will be a difference in the amount of ion impingement current flowing between 1 and 62. This difference in the amount of current is detected by the current comparison circuit 73 in the engine controller 7, and the output voltage of the accelerator power supply having the larger ion impingement current is increased (close to zero) through the power supply control circuit 72. As a result, the behavior of the ions changes, the ion acceleration direction changes, and the ion beam is narrowed down toward the center of the opening of the accelerator grid, so that ion collision is eliminated and the ion impingement current is reduced.
【００２２】このようにして、ホールアライメントが高
精度に採れない状態が生じたとしても、加速電極を分割
しアクセル電源に流れるイオンインピンジメント電流の
差を無くす制御をすることにより、イオンインピンジメ
ント電流の差を小さくするのみならず、この電流そのも
のを小さくすることができ、換言すればイオンビームを
静電的にアクセルグリッド開口部９４の中心に絞り込ま
せることができる。In this way, even if a state where the hole alignment cannot be taken with high precision occurs, by controlling the splitting of the accelerating electrode to eliminate the difference in the ion impingement current flowing to the accelerator power supply, the ion impingement current is controlled. In addition to reducing the difference, the current itself can be reduced, in other words, the ion beam can be electrostatically focused on the center of the accelerator grid opening 94.
【００２３】図３は、これまで説明した分割した加速電
極によるイオンビームの加速方向変化に加えて、更にア
クセルグリッド９自体をも動かしてアクセルグリッド９
とスクリーングリッド８とのホールアライメントを調整
しようとし、しかも加えて分割した加速電極によるイオ
ンビームの加速方向変化と、アクセルグリッド９自体の
移動によりエンジン推力発生方向を変化させる例を示
す。FIG. 3 shows the acceleration grid 9 by moving the accelerator grid 9 itself in addition to the change in the acceleration direction of the ion beam by the divided acceleration electrodes described above.
An example is shown in which the hole alignment between the screen and the screen grid 8 is adjusted, and the acceleration direction of the ion beam is changed by the divided acceleration electrode and the direction of the engine thrust is changed by moving the accelerator grid 9 itself.
【００２４】すなわち、図３においてはアクセルグリッ
ド位置制御回路７４を通じて微小位置制御装置１００を
動作させることによりアクセルグリッド９とスクリーン
グリッド８とのホールアライメントを機械的に調整、イ
オンビームの開口部中心への絞り込みを達成するもので
ある。That is, in FIG. 3, by operating the micro-position control device 100 through the accelerator grid position control circuit 74, the hole alignment between the accelerator grid 9 and the screen grid 8 is mechanically adjusted to the center of the opening of the ion beam. Is achieved.
【００２５】さらにまた、分割した加速電極９１，９２
によるイオンビームの加速方向変化と、アクセルグリッ
ド９の微小位置制御を組合わせることによって、イオン
エンジン本体を固定したままでの推力発生方向制御を効
率的に実施することが可能になる。すなわち微小位置制
御装置１００を用いてホールアライメント軸を希望する
推力発生方向にシフトさせ、次に電流比較回路７３及び
電源制御回路７２を用いてアクセル電源６１，６２の出
力電圧を調整してイオンビーム噴射方向をホールアライ
メント軸に一致させるように制御する。この結果、推力
発生方向が変化できる。Further, the divided acceleration electrodes 91, 92
By combining the change in the acceleration direction of the ion beam due to the above and the minute position control of the accelerator grid 9, the thrust generation direction control with the ion engine main body fixed can be efficiently performed. That is, the hole alignment axis is shifted in a desired thrust generation direction by using the micro-position control device 100, and then the output voltages of the accelerator power supplies 61 and 62 are adjusted by using the current comparison circuit 73 and the power supply control circuit 72 to adjust the ion beam. The injection direction is controlled so as to coincide with the hole alignment axis. As a result, the thrust generation direction can be changed.
【００２６】図４はアクセルグリッドの開口部９４とし
てスロット状の開口部９５を形成した例を示している。
すなわち、スロットの長手方向片側ずつを別々の加速電
極９６，９７として形成し、この加速電極９６，９７を
アクセル電源６１，６２に接続している様子を示してい
る。その他の構成は図１又は図３と同じである。FIG. 4 shows an example in which a slot-shaped opening 95 is formed as the opening 94 of the accelerator grid.
That is, one side in the longitudinal direction of the slot is formed as separate acceleration electrodes 96, 97, and the acceleration electrodes 96, 97 are connected to the accelerator power supplies 61, 62. Other configurations are the same as those in FIG. 1 or FIG.
【００２７】これまでの説明では加速電極の分割数を２
とした場合を述べたが、分割数が３以上の場合も可能で
あり、加速電極とアクセル電源の個数が増加しそれらの
結線も増加するが、分割数が多い程イオンビームの加速
方向の制御ならびにイオンインピンジメント電流の検出
がきめ細かになる。In the above description, the number of divisions of the accelerating electrode is 2
Although the case where the number of divisions is three or more is also possible, the number of accelerating electrodes and the accelerator power supply increases and the connection thereof increases, but as the number of divisions increases, the control of the acceleration direction of the ion beam increases. In addition, the detection of the ion impingement current becomes fine.
【００２８】また、図３に示す例にてアクセルグリッド
９の移動をイオンビーム方向に対し垂直に動かすことと
したものであるが、アクセルグリッド９の移動をイオン
ビームに沿う方向にも移動することにより、静電レンズ
の焦点位置が変わりイオンビームの挙動を更にきめ細か
に制御することができる。Further, in the example shown in FIG. 3, the movement of the accelerator grid 9 is moved perpendicular to the direction of the ion beam, but the movement of the accelerator grid 9 is also moved in the direction along the ion beam. Thereby, the focal position of the electrostatic lens changes and the behavior of the ion beam can be more finely controlled.
【００２９】なお、グリッドがアクセルとスクリーンの
２枚の外、更に外側にディセルグリッドを追加し、グラ
ンド電位に置いてアクセルグリッド下流の電界形状を整
えイオンビームの発散を防ぐ構造のものにも、本発明を
適用することができる。In addition, a grid may have a structure in which a decel grid is added to the outside of the accelerator and the screen and further outside the screen, and the grid is placed at the ground potential to adjust the shape of the electric field downstream of the accelerator grid to prevent the divergence of the ion beam. The present invention can be applied.
【００３０】[0030]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、イ
オンエンジンのイオン加速部におけるホールアライメン
トの狂いが生じたとしてもイオンインピンジメント電流
の検出と電位制御により静電的にイオンビームを開口部
中央に絞り込むことができ、イオンの衝突を防止できて
イオンエンジンの性能向上と長寿命化が図れ、更にイオ
ンエンジンを固定した状態のままにてイオンインピンジ
メント電流の増加なく、イオンビーム加速方向を制御し
つつアクセルグリッドを移動させることにより、推力発
生方向を変えることができる。As described above, according to the present invention, the ion beam is electrostatically opened by detecting the ion impingement current and controlling the potential even if the hole alignment is misaligned in the ion acceleration section of the ion engine. The ion beam can be narrowed down to prevent ion collisions, improving the performance and extending the life of the ion engine. Further, with the ion engine fixed, there is no increase in the ion impingement current, and the ion beam acceleration direction The thrust generation direction can be changed by moving the accelerator grid while controlling the thrust.
【図１】イオンエンジンの実施の形態例を示す構造図。FIG. 1 is a structural diagram showing an embodiment of an ion engine.
【図２】アクセルグリッドの一例の構造図。FIG. 2 is a structural diagram of an example of an accelerator grid.
【図３】他の実施の形態例の構成図。FIG. 3 is a configuration diagram of another embodiment.
【図４】アクセルグリッドの他の例の構成図。FIG. 4 is a configuration diagram of another example of an accelerator grid.
【図５】従来例の構成図。FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional example.
１ 放電室 ２ 中和器 ３ 推進剤貯蔵供給系 ４ プラズマ生成電源 ５ スクリーン電源 ６ アクセル電源 ７ エンジン制御器 ８ スクリーングリッド ９ アクセルグリッド １０ プラズマ １１ イオンビーム ６１ アクセル電源 ６２ アクセル電源 ７１ バルブ制御回路 ７２ 電源制御回路 ７３ 電流比較回路 ７４ アクセルグリッド位置制御回路 ９１ 加速電極 ９２ 加速電極 ９３ 絶縁体 ９４ 開口部 １００ 微小位置制御装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Discharge chamber 2 Neutralizer 3 Propellant storage and supply system 4 Plasma generation power supply 5 Screen power supply 6 Accelerator power supply 7 Engine controller 8 Screen grid 9 Accelerator grid 10 Plasma 11 Ion beam 61 Accelerator power supply 62 Accelerator power supply 71 Valve control circuit 72 Power supply Control circuit 73 Current comparison circuit 74 Accel grid position control circuit 91 Acceleration electrode 92 Acceleration electrode 93 Insulator 94 Opening 100 Micro position control device
Claims (2)
ンを抽出するスクリーングリッドとこのスクリーングリ
ッドとの間で電位差を有するアクセルグリッドとを有す
るイオンエンジンにおいて、前記アクセルグリッドの開
口部周囲に加速電極を分割して備え、この分割した加速
電極それぞれを別々のアクセル電源に接続し、前記スク
リーングリッドに接続されたスクリーン電源と前記分割
した加速電極それぞれに接続された別々のアクセル電源
とを制御する電源制御回路と、前記別々のアクセル電源
の各イオンインピンジメント電流を検出する電流検出回
路とを備え、更に前記イオンインピンジメント電流の差
にて前記電源制御回路を制御する機能を有するエンジン
制御器を有することを特徴とするイオンエンジン。1. An ion engine having a screen grid for extracting ions in plasma generated in a discharge chamber and an accelerator grid having a potential difference between the screen grid and an acceleration electrode around an opening of the accelerator grid. A power source for connecting each of the divided acceleration electrodes to a separate accelerator power source and controlling a screen power source connected to the screen grid and a separate accelerator power source connected to each of the divided acceleration electrodes. A control circuit, and a current detection circuit that detects each ion impingement current of the separate accelerator power supply, and further includes an engine controller having a function of controlling the power supply control circuit based on a difference between the ion impingement currents. An ion engine characterized in that:
位置制御装置と、前記電源制御回路との少なくとも一方
を、前記電流検出回路によって検出したイオンインピン
ジメント電流の差に基づき制御することを特徴とする請
求項１記載のイオンエンジン。2. An ion impingement device that detects at least one of a minute position control device provided on the accelerator grid and the power supply control circuit by the current detection circuit.
2. The ion engine according to claim 1, wherein the control is performed based on a difference between the currents .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8035495A JP2913633B2 (en) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | Ion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8035495A JP2913633B2 (en) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | Ion engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09209914A JPH09209914A (en) | 1997-08-12 |
| JP2913633B2 true JP2913633B2 (en) | 1999-06-28 |
Family
ID=12443341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8035495A Expired - Lifetime JP2913633B2 (en) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | Ion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2913633B2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN112795879B (en) * | 2021-02-09 | 2022-07-12 | 兰州空间技术物理研究所 | Coating film storage structure of discharge chamber of ion thruster |
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Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03151573A (en) * | 1989-11-07 | 1991-06-27 | Mitsubishi Electric Corp | Ion engine device |
| JPH03151574A (en) * | 1989-11-08 | 1991-06-27 | Mitsubishi Electric Corp | Ion engine |
-
1996
- 1996-01-30 JP JP8035495A patent/JP2913633B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09209914A (en) | 1997-08-12 |
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