JPH0650110B2 - RF ion source - Google Patents
RF ion sourceInfo
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- JPH0650110B2 JPH0650110B2 JP60201592A JP20159285A JPH0650110B2 JP H0650110 B2 JPH0650110 B2 JP H0650110B2 JP 60201592 A JP60201592 A JP 60201592A JP 20159285 A JP20159285 A JP 20159285A JP H0650110 B2 JPH0650110 B2 JP H0650110B2
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- induction coil
- ion source
- variable
- capacitor
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、人工衛星の姿勢制御を行うＲＦ型イオン・
エンジンに適したＲＦ型イオン源に関する。Description: TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an RF ion
The present invention relates to an RF ion source suitable for an engine.
従来のＲＦ（Radiofreguency）型イオン・エンジンの構
成を第６図に、ＲＦ発振器の構成を第７図に示す。放電
容器２に導入されたHgガス１にインダクションコイル６
によって加速された電子が衝突して電離プラズマを放電
室8内に生成し、Hg+イオンが電極３，４，５で構成され
る加速電極によって運動エネルギを与えられ、中和器７
から放出される電子によって中和化された後、放出され
てイオン・エンジンの推力となる。インダクションコイ
ル６に高周波電流を供給するＲＦ発振器は高周波発生器
９とＡ級増幅器10と整合器11とで構成され、高周波電流
の搬送には同軸ケーブルを使用している。整合器11は容
量固定のＣ１コンデンサ13と容量可変のＣ2コンデンサ1
2からなり、Ｃ2コンデンサ12の容量と周波数を調整して
プラズマのインピーダンスと整合をとっている。周波数
を変化させるため増幅器10はＡ級を採用している。ＲＦ
型イオン・エンジンを大型化していく上で、RF発振器の
Ａ級増幅器10と整合器11の容量可変コンデンサ12が問題
となる。Ａ級増幅器10の電力変換効率は50％程度にしか
ならないから、大型化した場合熱的問題を生じる、又、
容量可変コンデンサ12は大型化に伴って高電圧となり重
量が急激に増加する。The structure of a conventional RF (Radio frequency) ion engine is shown in FIG. 6, and the structure of an RF oscillator is shown in FIG. Induction coil 6 for Hg gas 1 introduced into discharge vessel 2
The electrons accelerated by collide with each other to generate an ionized plasma in the discharge chamber 8, and the Hg + ions are given kinetic energy by the acceleration electrode composed of the electrodes 3, 4 and 5, and the neutralizer 7
After being neutralized by the electrons emitted from, it is emitted and becomes the thrust of the ion engine. An RF oscillator for supplying a high frequency current to the induction coil 6 is composed of a high frequency generator 9, a class A amplifier 10 and a matching device 11, and a coaxial cable is used to carry the high frequency current. The matching unit 11 has a fixed capacitance C 1 capacitor 13 and a variable capacitance C 2 capacitor 1
2 and adjusts the capacity and frequency of the C 2 capacitor 12 to match the impedance of the plasma. The amplifier 10 adopts class A in order to change the frequency. RF
In increasing the size of the type ion engine, the variable capacitor 12 of the class A amplifier 10 and the matching device 11 of the RF oscillator becomes a problem. Since the power conversion efficiency of the class A amplifier 10 is only about 50%, it causes a thermal problem when it is enlarged.
The capacity variable capacitor 12 becomes a high voltage as the size thereof becomes large, and the weight thereof rapidly increases.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、大
型化に伴って急激な重量増加を引き起さないプラズマの
インピーダンス整合を行うＲＦ型イオン源を提供するこ
とを目的とする。The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an RF ion source that performs impedance matching of plasma that does not cause a sudden increase in weight with the increase in size.
本発明は、放電容器と、前記放電容器の内部にガスを導
入するガス導入系と、前記放電容器に沿って巻装配置さ
れるインダクションコイルと、を有するＰＦ型イオン源
において、前記インダクションコイルの巻装間隔を変化
させる機構を設けたことを特徴とするＲＦ型イオン源で
ある。The present invention provides a PF-type ion source having a discharge vessel, a gas introduction system for introducing gas into the discharge vessel, and an induction coil wound along the discharge vessel. An RF ion source characterized in that a mechanism for changing a winding interval is provided.
本発明によれば、プラズマのインピーダンス整合をリア
クタンス可変インダクションコイルと周波数とで行うの
で、容量可変コンデンサの問題がなくなり、容量可変コ
ンデンサとで行なえば、増幅器を電力変換効率の高いＣ
級に変更できるので熱的問題がなくなる。According to the present invention, the impedance matching of the plasma is performed by the reactance variable induction coil and the frequency. Therefore, the problem of the variable capacitance capacitor is eliminated.
Since it can be changed to a grade, there is no thermal problem.
以下本発明の実施例を詳細に説明する。なお従来装置と
その構成が同一の部分については同一符号を附けてその
説明を省略する。第１図に示すように、インダクション
コイル６を伸縮させてその巻装間隔を変化させる伸縮治
具16とインダクションコイル６を固定する固定治具１５
とからインダクションコイルの長さを可変にしてリアク
タンス可変インダクションコイルを構成する。固定治具
15はインダクションコイル６が放電容器２の径方向に変
化しない程度に何ケ所かつければよい。第２図は伸縮治
具16の部分を拡大して示したもので、全体で３ケ所設け
られている。インダクションコイル６は銅製で、固定治
具15はセラミック製であり、伸縮治具16のインダクショ
ンコイル６との接触部にはセラミックの絶縁体が介挿さ
れている。また、第３図に示すように、放電容器２の径
方向に所定の関隙を保持したまま締め付ける固定治具15
のみを用い、この固定治具15自体を上下方向に可変とす
ることによりインダクションコイル６の間隔を変化させ
ることもできる。Examples of the present invention will be described in detail below. The same parts as those of the conventional device are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. As shown in FIG. 1, an expansion / contraction jig 16 for expanding / contracting the induction coil 6 to change the winding interval and a fixing jig 15 for fixing the induction coil 6.
The variable reactance induction coil is constructed by changing the length of the induction coil. fixing jig
15 may be provided at any number of places so that the induction coil 6 does not change in the radial direction of the discharge vessel 2. FIG. 2 is an enlarged view of the portion of the expansion and contraction jig 16, which is provided at three places as a whole. The induction coil 6 is made of copper, the fixing jig 15 is made of ceramic, and a ceramic insulator is inserted in a contact portion of the expansion jig 16 with the induction coil 6. Further, as shown in FIG. 3, a fixing jig 15 for tightening the discharge vessel 2 while maintaining a predetermined clearance in the radial direction.
It is also possible to change the interval between the induction coils 6 by using only the fixing jig 15 and making the fixing jig 15 itself variable in the vertical direction.
第４図はリアクタンス可変インダクションコイル６を用
いてプラズマのインピーダンス整合をとったＲＦ発振器
のブロック図である。周波数可変の高周波発生器９と増
幅器10と容量固定のコンデンサ12，13とから構成される
整合器11とからＲＦ発振器が構成されている。プラズマ
のインピーダンス整合は、周波数とリアクタンス可変イ
ンダクションコイル６のリアクタンスを調整して行う。
第７図の従来例で容量可変であったＣ２コンデンサ12が
第４図では固定コンデンサに変わっている。FIG. 4 is a block diagram of an RF oscillator in which the reactance variable induction coil 6 is used for impedance matching of plasma. An RF oscillator is composed of a high frequency generator 9 of variable frequency, an amplifier 10 and a matching unit 11 composed of capacitors 12 and 13 of fixed capacitance. The impedance matching of plasma is performed by adjusting the frequency and the reactance of the reactance variable induction coil 6.
The C 2 capacitor 12 whose capacity is variable in the conventional example of FIG. 7 is changed to a fixed capacitor in FIG.
第５図は別のＲＦ発振器のブロック図である。周波数固
定の高周波発生器９とＣ級増幅器14と少なくとも１つの
容量可変コンデンサを含む整合器11とからＲＦ発振器が
構成されている。プラズマのインピーダンス整合は、容
量可変コンデンサ12の容量とリアクタンス可変インダク
ションコイル６のリアクタンスを調整して行う。周波数
は固定であるから、増幅器は電力変換効率が80％程度あ
るＣ級に変わっている。FIG. 5 is a block diagram of another RF oscillator. An RF oscillator is composed of a high frequency generator 9 having a fixed frequency, a class C amplifier 14 and a matching device 11 including at least one capacitance variable capacitor. The impedance matching of plasma is performed by adjusting the capacitance of the capacitance variable capacitor 12 and the reactance of the reactance variable induction coil 6. Since the frequency is fixed, the amplifier has been changed to class C, which has a power conversion efficiency of about 80%.
この実施例では、インダクションコイル６のリアクタン
ス可変方法の２つの実施例について述べたが、要はイン
ダクションコイル６の巻装間隔が変化できればよく、前
述の実施例に限定するものではない。又、整合器11の例
としてコンデンサ２個12，13の場合について述べている
が、要はプラズマのインピーダンスと整合がとれる回路
であればよく本実施例に限定するものではない。導入ガ
スとしてHgを用いているが、Hgガスに限定するものでな
い。In this embodiment, two embodiments of the method of varying the reactance of the induction coil 6 have been described, but the point is that the winding interval of the induction coil 6 can be changed, and the present invention is not limited to the above embodiment. Further, the case of the two capacitors 12 and 13 is described as an example of the matching device 11, but the point is not limited to this embodiment as long as the circuit can match the impedance of the plasma. Although Hg is used as the introduced gas, it is not limited to Hg gas.
本発明は、ＲＦ型イオン・エンジンについて説明した
が、ＲＦタイプの放電室を使用している全ての装置に適
用できる。例えば、核融合で使用されているプラズマ加
熱用中性粒子入射装置のＲＦ型イオン源について全く同
じように適用できる。Although the invention has been described with reference to an RF ion engine, it is applicable to any device that uses an RF type discharge chamber. For example, the same can be applied to the RF ion source of the neutral particle injector for plasma heating used in nuclear fusion.
第１図は本発明の実施例を示す一部断面斜視図、第２図
は本発明の実施例の断面図、第３図は本発明の別の実施
例の断面図、第４図および第５図は本発明の別のＲＦ発
振器のブロック図、第６図は従来のＲＦ型イオン・エン
ジンの断面図、第７図は従来のＲＦ発振器のブロック図
である。 ２……放電容器、3,4,5……電極 17……ガス拡散板、６……インダクションコイル ７……中和器、８……放電室 ９……高周波発生器、10……Ａ級増幅器 11……整合器、12,13……コンデンサ 14……Ｃ級増幅器 15……インダクションコイル固定治具 16……インダクションコイル伸縮治具1 is a partial sectional perspective view showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a sectional view of another embodiment of the present invention, FIG. 4 and FIG. FIG. 5 is a block diagram of another RF oscillator of the present invention, FIG. 6 is a sectional view of a conventional RF ion engine, and FIG. 7 is a block diagram of a conventional RF oscillator. 2 ... Discharge container, 3,4,5 ... Electrode 17 ... Gas diffusion plate, 6 ... Induction coil 7 ... Neutralizer, 8 ... Discharge chamber 9 ... High frequency generator, 10 ... Class A Amplifier 11 …… Matching device, 12,13 …… Capacitor 14 …… Class C amplifier 15 …… Induction coil fixing jig 16 …… Induction coil expansion / contraction jig
Claims (1)
導入するガス導入系と、前記放電容器に沿って巻装配置
されるインダクションコイルと、を有するＲＦ型イオン
源において、 前記インダクションコイルの巻装間隔を変化させる機構
を設けたことを特徴とするＲＦ型イオン源。1. An RF-type ion source comprising a discharge vessel, a gas introduction system for introducing gas into the discharge vessel, and an induction coil wound along the discharge vessel. An RF ion source characterized by being provided with a mechanism for changing the winding interval of the.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60201592A JPH0650110B2 (en) | 1985-09-13 | 1985-09-13 | RF ion source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60201592A JPH0650110B2 (en) | 1985-09-13 | 1985-09-13 | RF ion source |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6263183A JPS6263183A (en) | 1987-03-19 |
| JPH0650110B2 true JPH0650110B2 (en) | 1994-06-29 |
Family
ID=16443612
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60201592A Expired - Lifetime JPH0650110B2 (en) | 1985-09-13 | 1985-09-13 | RF ion source |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0650110B2 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3632340C2 (en) * | 1986-09-24 | 1998-01-15 | Leybold Ag | Inductively excited ion source |
| JPS6467897A (en) * | 1987-09-07 | 1989-03-14 | Fujitsu Ltd | High-frequency amplifier for semiconductor manufacturing device |
| US8203859B2 (en) | 2006-12-29 | 2012-06-19 | Daihen Corporation | High frequency device with variable frequency and variable load impedance matching |
| JP4887197B2 (en) * | 2006-12-29 | 2012-02-29 | 株式会社ダイヘン | High frequency equipment |
-
1985
- 1985-09-13 JP JP60201592A patent/JPH0650110B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6263183A (en) | 1987-03-19 |
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