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申请/专利权人：大连理工大学

摘要：本发明公开的一种基于磁过滤效应的环型离子‑离子推力器，属于航天电推进技术领域。本发明包括介质窗、金属天线、绝缘盖板、金属壳体、石英套筒、永磁体组、绝缘体和栅极系统。石英套筒安装在金属壳体内侧并与绝缘盖板和栅极系统形成环形放电通道；外永磁环安装在金属壳体的外缘，内永磁环安装在石英内套筒的内壁。本发明使用电负性气体作为推进剂，并采用更容易电离电负性气体的射频放电形式，无需再使用偏置阳极进行放电。本发明通过磁过滤效应约束电子，在环型放电通道的下游形成均匀的离子‑离子等离子体由正负离子组成，并通过交变栅极系统交替引出正负离子，实现羽流自中和，不再需要使用中和器系统，大幅降低推力器系统复杂性。

主权项：1.一种基于磁过滤效应的环型离子-离子推力器，其特征在于，所述的基于磁过滤效应的环型离子-离子推力器包括介质窗1、金属天线2、绝缘盖板3、金属壳体4、石英套筒5、永磁体组6、绝缘体7和栅极系统8；所述的介质窗1为两端开口的圆盘型结构，一端为电气接口101，用以通入电负性气体和连接电路；另一端为凹槽，凹槽中心通过通孔与电气接口101相通，凹槽内放置金属天线2；所述金属天线2为盘香型结构，固定在介质窗1和绝缘盖板3之间，射频功率通过电气接口101施加在金属天线2上；所述绝缘盖板3为一圆盘型结构，外端面与介质窗1的凹槽外缘同轴连接，内端面与石英外套筒501和石英内套筒502的一端同轴垂直连接；在绝缘盖板3上开有沿周向均匀分布的气体分配孔，用以连通介质窗1和石英套筒5形成的环型放电通道，气体分配孔在绝缘盖板3上的径向位置处于石英外套筒501和石英内套筒502的筒壁所处位置之间；所述绝缘盖板3的内端面上开有圆柱型凹槽，用以固定石英内套筒502；所述金属壳体4为薄壁圆柱结构，与绝缘盖板3同轴连接；所述石英套筒5包括石英外套筒501和石英内套筒502；所述石英外套筒501为薄壁圆柱筒结构，筒身固定于金属壳体4的内壁，一端与绝缘盖板3相连接，另一端与屏栅801连接；所述内套筒502为薄壁圆柱筒结构，一端与绝缘盖板3的圆柱型凹槽相连，另一端与屏栅801连接；所述外套筒501和内套筒502之间形成环型放电通道；所述金属天线2产生的感应电磁场将在石英套筒5之间的环型放电通道上游产生高强度的涡旋状感应电场，通过加热电子电离通入的电负性气体，产生周向均匀分布的环状高密度电负性等离子体，环型放电通道上游即靠近绝缘盖板3；所述永磁体组6包括外永磁环601和内永磁体602；所述外永磁环601为圆环型结构，固定于金属壳体4的外周；所述内永磁环602为圆环型结构，同轴固定于石英内套筒502的内壁；所述外永磁环601和内永磁环602具有相同的轴向位置，用以在环型放电通道内形成轴对称形式的径向磁场，将电负性等离子体中的电子束缚在永磁铁组6的上游，无法到达永磁铁组6的下游，从而在永磁铁组6的下游形成不含电子的周向均匀分布的环状离子-离子等离子体，所述的永磁铁组6的上游是指靠近金属天线2一侧；所述绝缘体7包括外栅极垫圈701、内栅极垫圈702、盖板垫圈703和栅极盖板704；所述外栅极垫圈701为圆环型结构，固定于栅极系统8的屏栅801和加速栅802之间，其外径与圆环型栅极系统8的外径相同；所述外栅极垫圈702为圆环型结构，固定于栅极系统8的屏栅801和加速栅802之间，其内径与圆环型栅极系统8的内径相同；所述盖板垫圈703为圆环型结构，固定于加速栅802的外侧，其内径与加速栅802的内径相同，并且下游一侧开有凹槽；所述栅极盖板704为薄壁圆板结构，放置于盖板垫圈703的凹槽内，与绝缘盖板3和内套筒502形成封闭的空腔；所述栅极系统8与金属壳体4、石英套筒5的末端连接，包含屏栅801和加速栅802；所述屏栅801为一圆环型结构，其中均匀开设栅孔，屏栅801由周期性交变电源供电，其电压随时间呈现正负周期性变化；所述加速栅802与屏栅801为相同的圆环型结构，其上每个栅孔均须与屏栅801的栅孔同轴，加速栅802接地；所述栅极系统8用来交替引出并加速正负离子。

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