[发明专利]静电离子加速器装置

说明书

本发明涉及静电离子加速器装置。一种带有阳极辐射冷却的用于静电离子加速器装置的装置，其避免了附加的复杂冷却措施，在该静电离子加速器装置运行期间布置在电离室中的阳极出现不可忽视的热能损耗。

本申请是申请日为2008年9月12日、PCT国际申请号为PCT/EP2008/062169、中国国家阶段申请号为200880115852.8的、发明名称为“静电离子加速器装置”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种静电离子加速器装置。

背景技术

可将静电离子加速器装置有利地用作航天器中的驱动设备。从WO 2003/000550A1获知的有利实施例提供了具有圆柱形电离室的结构，该圆柱形电离室的中心纵轴确定室几何形状的纵向方向。在作为所谓的霍尔推力器的离子加速器的另一实施例中，室被构造成中间内部的环状。电离室在纵向方向的一侧上具有射束出口孔，等离子射束在纵向方向上起源于该射束出口孔。阴极被布置在电离室的外部且相对于射束出口孔横向偏离。阳极被布置在电离室的底部而与纵向上的射束出口孔相对。阳极与阴极之间的高压在电离室内形成指向纵向方向的静电场，并对在电离室中得以射束出口孔方向上电离的工作气体以及阳极方向上的电子进行加速。经过室的磁场使得电子被阳极吸收之前在室内停留较长时间。电子撞击阳极时的剩余能量以及流过阳极的电流导致在阳极中产生损耗热量，从而，阳极的温度升高，并因此在某些情况下限制驱动力，和/或由于固体热传导和/或必须流体冷却而造成复杂冷却的问题。

发明内容

本发明以介绍静电离子加速器装置为出发点，该静电离子加速器装置处理阳极的大损耗热量，而且结构简单。

通过在电离室方向上以热辐射形式除去主要由撞击到阳极上的电子的能量(大于50％)而主要在阳极中产生的损耗热量，换言之将损耗热量排到位于阳极装置的面向射束出口孔的前面的半个室中，从而尤其能获得阳极装置的简单结构，其中，阳极内产生的尤其是通过金属或者非金属部件利用固体导热而排出的损耗热功率量总共小于阳极中以离子加速器装置的最大功率出现在阳极中的总损耗热功率的50％。另外，可通过有利地引导冷的中性工作气体围绕阳极装置流动而更容易地实现引走从阳极提供的损耗热量，其中工作气体吸收来自阳极装置的热量，并将其输送至电离室。在这方面，有利的是损耗热功率越大，意味着以逐渐增大的气流进行冷却的流量就越大。但阳极中产生的损耗热量的主要部分作为热辐射在电离室的方向上分散。

如果阳极装置的面向电离室的表面的温度在离子加速器装置最大限度地出现损耗热功率的工作点达到至少500℃，则这是有利的。关于这一点，作为热辐射由本体排出能量增加与温度的不成比例性(4次幂)的事实来实现优点。

阳极装置的面向电离室的表面有利地基本上垂直于电离室的纵轴，从而指向表面法线方向的射线的辐射分量指向射束出口孔的方向，且此方向上射出的热辐射直接被排到周围的自由空间。

通过将热辐射反射器件安置在阳电极的面向电离室的侧面上，逐渐将热辐射导向到电离室内，并导向至射束出口孔。在第一实施例中，反射器件可包括阳电极背面的反射涂层，该背面远离电离室。关于这一点，对于正面发射的热辐射的最大波谱，面向电离室的正面在射束出口孔方向上的发射能力在每种情况下大于阳电极的涂覆背面的发射能力，尤其为后者的2倍大。

如果发射器件包括构造用以反射热辐射的至少一个反射面则是有利的，这些反射面在纵向方向上与阳电极间隔开并被布置在阳电极的远离电离室的侧面上。对于这一点，阳电极的面向电离室的正面的发射能力大于反射器件的面向阳电极的反射面的发射能力，尤其为后者的2倍。优选地，设置在纵向方向上相互间隔开的至少两个反射面。这些反射面优选为金属的，并有利地处于阳电极的电位，而且尤其能与后者结构上组合在多部件阳极装置内。