(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード電極とガス流量調節器と磁場生成用コイルとを設けたイオン加速装置を制御する電源装置であって、
前記アノード電極へ印加されるアノード電圧と前記ガス流量調節器を介して流されるガス流量と前記磁場生成用コイルへ流されるコイル電流とを制御して前記イオン加速装置のイオン加速量を調整する制御装置を備え、
前記制御装置は、少なくとも前記アノード電圧と前記コイル電流とに関係付けられた関数に従って前記アノード電圧と前記ガス流量と前記コイル電流とを制御することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
制御装置は、コイル電流がアノード電圧の平方根とガス流量の平方根とを乗算した値に略比例するように制御することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
制御装置は、イオン加速装置のイオン出力端の出口断面積と前記イオン加速装置のイオン加速領域長と前記イオン加速装置のイオン加速方向の磁束密度の平均値に対する前記イオン出力端での磁束密度の比率である磁束偏り率とに基づき、式（１）を満たすように前記アノード電圧とガス流量と前記コイル電流に依存する前記イオン出力端での磁束密度とを制御することを特徴とする請求項１または２に記載の電源装置。
【数１】
0004650258.tif 000011
ただし、
Ｓ：イオン出力端の出口断面積［ｍ２］
ｄ：イオン加速領域長［ｍ］
β：磁束偏り率β
Ｖａ：アノード電圧［Ｖ］
Ｑ：ガス流量［ｓｃｃｍ］
Ｂ：イオン出力端での磁束密度［Ｔ］。
【請求項４】
イオン加速装置の動作開始時には、制御装置は、アノード電圧の印加開始以前にコイル電流が流れ、前記アノード電圧の印加後から前記アノード電圧が安定するまでの間、前記コイル電流が前記アノード電圧の平方根とガス流量の平方根とを乗算した値に略比例するように制御することを特徴とする請求項１または２に記載の電源装置。
【請求項５】
イオン加速装置の動作開始時には、制御装置は、アノード電圧の印加開始以前にコイル電流が流れ、前記アノード電圧の印加後から前記アノード電圧が安定するまでの間、前記コイル電流が前記アノード電圧に略比例するように制御することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項６】
イオン加速量の変更時には、制御装置は、コイル電流がアノード電圧の平方根とガス流量の平方根とを乗算した値に略比例するように制御することを特徴とする請求項１または２に記載の電源装置。
【請求項７】
イオン加速量の変更時には、制御装置は、コイル電流がアノード電圧に略比例するように制御することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項８】
少なくともアノード電圧とコイル電流とに関係付けられた関数に従う前記アノード電圧とガス流量と前記コイル電流との関係をテーブル化したデータベースを蓄積するデータベース記憶部を備え、
制御装置は、前記データベースに基づいて前記アノード電圧と前記ガス流量と前記コイル電流とを制御することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、イオン加速を行うための放電機器であるイオン加速装置に用いる電源装置であって、特に人工衛星などに搭載される電気推進装置であるホールスラスタの電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホールスラスタは、環状の放電空間の一方からガスを導入し、放電空間内でガスをイオン化して加速し、放電空間の他方に出力する。このイオンの出力の反作用によってホールスラスタの推力が得られる。環状の放電空間には径方向に磁束が形成されており、この磁束によるホール効果のために、電子は環状の放電空間の周方向にドリフトし、軸方向の動きが抑制される。これによって、イオンのみを効率的に加速することができる（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
ホールスラスタを安定に動作させる上での問題の一つとして、放電振動現象の発生がある。放電振動現象に関しては、いくつかの種類の振動現象がある。この中で最も周波数の低いイオナイゼーション・オシレーション（Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ）と呼ばれる放電振動現象が発生する。この放電振動現象は１０ｋＨｚ前後の周波数で、アノード電流の電流波形が振動を生じてしまい、ホールスラスタを搭載したシステムの安定性、信頼性および耐久性に重大な影響を及ぼす。このため、この放電振動現象を抑制する制御方法が必要とされている（例えば非特許文献１参照）。また、比較的簡単なモデルを用いて、ホールスラスタの放電振動現象の発生条件を定式化されている（例えば非特許文献２参照）。
【０００４】
従来の電源装置は、アノード電流が変動し、負荷が不安定な挙動を示し始めた場合には、アノード電流信号を電源制御部へフィードバックして、アノード電流の変動を抑制することによって、放電振動現象を抑制している（例えば特許文献２参照）。
【０００５】
【非特許文献１】栗木恭一、荒川義博著「電気推進ロケット入門」東京大学出版会出版、ｐ．１５２−１５４、２００３年
【非特許文献２】Ｎ．Ｙａｍａｍｏｔｏ、Ｋ．Ｋｏｍｕｒａｓａｋｉ  ａｎｄ  Ｙ．Ａｒａｋａｗａ、”Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｈａｌｌ  Ｔｈｒｕｓｔｅｒｓ”、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ  ａｎｄ  Ｐｏｗｅｒ、Ｖｏｌ．２１、ＮＯ．５、ｐ．８７０−８７６、２００５年
【特許文献１】特表２００２−５１７６６１号公報（第１７頁、第１図）
【特許文献２】特開２００５−２８２４０３号公報（第３−４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の電源装置では、アノード電流が変動した場合には、アノード電流信号を電源制御部へフィードバックして、アノード電流の変動を抑制していた。しかしながら、このようなアノード電流が変動を始めたことを検出するという方法では、放電振動現象の原理的な抑制を行っているわけではないので、本質的にホールスラスタの安定性を高めることは困難である。また、放電振動現象は例えば１０ｋＨｚなどの周波数で発生するものであり、電源制御部へのフィードバックによって振動を抑制しようとした場合には、かなり高速な制御系が必要となる。制御系が高速な応答に対応できない場合には、安定な制御を行うことができないだけでなく、制御系との間に発振現象が生じてホールスラスタの不安定性を助長する可能性がある、という問題点があった。
【０００７】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、放電振動現象の発生を抑え、安定にイオン加速装置であるホールスラスタを動作させる電源装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る電源装置は、アノード電極とガス流量調節器と磁場生成用コイルとを設けたイオン加速装置を制御する電源装置であって、アノード電極へ印加されるアノード電圧とガス流量調節器を介して流されるガス流量と磁場生成用コイルへ流されるコイル電流とを制御してイオン加速装置のイオン加速量を調整する制御装置を備え、制御装置は、少なくともアノード電圧とコイル電流とに関係付けられた関数に従ってアノード電圧とガス流量とコイル電流とを制御するものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る電源装置は、アノード電極とガス流量調節器と磁場生成用コイルとを設けたイオン加速装置を制御する電源装置であって、アノード電極へ印加されるアノード電圧とガス流量調節器を介して流されるガス流量と磁場生成用コイルへ流されるコイル電流とを制御してイオン加速装置のイオン加速量を調整する制御装置を備え、制御装置は、少なくともアノード電圧とコイル電流とに関係付けられた関数に従ってアノード電圧とガス流量とコイル電流とを制御するので、放電振動現象の発生を抑え、安定にイオン加速装置であるホールスラスタを動作させる電源装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１における電源装置の構成図である。図１において、電源装置１は、イオン加速装置であるホールスラスタ１１およびホールスラスタ１１へ電子を供給するホローカソード２１を制御するものである。図１では、環状の装置であるホールスラスタ１１の中心軸を通り、中心軸に平行な面でのホールスラスタ１１の断面図を示している。ホールスラスタ１１は、アノード電極１２、磁場生成用コイルである内部コイル１３と外部コイル１４、ガス流量調節器１５および円環状のイオン加速領域１８を形成する内側リング１６と外側リング１７によって構成されている。図２は、図１に示した直線Ａ−Ａでの断面図（ホールスラスタ１１の軸方向に垂直な面での断面図）である。アノード電極１２、外部コイル１４、内側リング１６および外側リング１７は円環状の形状である。
【００１１】
イオン加速領域１８の底面側（図１では下側）からイオン化するガスが導入される。導入されるガスは、イオン加速領域１８においてガス放電を生じさせるためのものである。また、底面側にアノード電極１２が設けられている。アノード電極１２に印加されるアノード電圧によって、ガス粒子はホールスラスタ１１の軸方向に加速され、開放となっているイオン加速領域１８の底面の反対側（図１では上側）であるイオン出力端側に加速されて出力される。イオン加速領域１８の内部および外部には、ホールスラスタ１１の軸方向に磁場を形成するための内部コイル１３および外部コイル１４が設けられている。内部コイル１３および外部コイル１４は、アノード電極１２側では磁性体材料によってつながっており、磁気回路を形成している。イオン出力端側には、磁束密度を調整するためのポールピース１９が設けられている。通常、各コイル１３，１４で発生する磁束は、イオン出力端の位置で最も強くなり、アノード電極１２側で弱くなるように、ポールピース１９が設計されている。
【００１２】
ガス放電を生じさせるためには電子の供給が必要である。また、加速して放出されたイオンによってホールスラスタ１１を搭載した人工衛星本体が電気的に帯電することを防ぐために、電子源が必要である。本実施の形態では、ホールスラスタ１１のイオン出力端の近傍にホローカソード２１が設けられており、ホローカソード２１からホールスラスタ１１へ電子が供給される。このようなホールスラスタのシステムでは、ホールスラスタ１１およびホローカソード２１を駆動し、制御するための電源および制御システムが必要である。
【００１３】
電源装置１は、ホールスラスタ１１を制御するためのアノード電源２、コイル電源である内部コイル電源３と外部コイル電源４およびガス流量制御装置５ならびにホローカソード２１を制御するためのヒータ電源６、キーパ電源７およびカソード用ガス流量制御装置８ならびにこれらを制御する制御装置９によって構成されている。電源装置１は、アノード電極１２と磁場生成用コイルである内部コイル１３および外部コイル１４とガス流量調節器１５とを設けたイオン加速装置であるホールスラスタ１１を制御する。アノード電源２はアノード電極１２へアノード電圧Ｖａを印加し、コイル電源である内部コイル電源３および外部コイル電源４は磁場生成用コイルである内部コイル１３および外部コイル１４へコイル電流Ｉｃを流し、ガス流量制御装置５はガス流量調節器１５を介してガス流量Ｑを調整する。制御装置９は、アノード電極１２へ印加されるアノード電圧と磁場生成用コイルである内部コイル１３および外部コイル１４へ流されるコイル電流とガス流量調節器１５を介して流されるガス流量とを制御してイオン加速装置であるホールスラスタ１１のイオン加速量を調整し、少なくともアノード電圧とコイル電流とに関係付けられた関数に従ってアノード電圧とコイル電流とガス流量とを制御する。
【００１４】
ガス流量制御装置５は、制御装置９からの指令に従ってホールスラスタ１１のガス導入部におけるガス流量Ｑを制御する。また、制御装置９からの指令に従って内部コイル電源３および外部コイル電源４は、内部コイル１３および外部コイル１４に流れるコイル電流Ｉｃを制御する。内部コイル１３および外部コイル１４には、通常は一定の直流電流であるコイル電流Ｉｃを流し、このコイル電流Ｉｃによってイオン加速領域１８内に一定の磁界が形成される。内部コイル電源３および外部コイル電源４によって、内部コイル１３に流れる電流および外部コイル１４に流れる電流は、それぞれ独立して設定することができ、これによってイオン加速領域１８内の磁束密度の微調整および磁界分布の微調整を行うことができる。本実施の形態では、内部コイル１３および外部コイル１４に同じ電流値のコイル電流Ｉｃを流す。
【００１５】
アノード電源２は、アノード電極１２に印加するアノード電圧を制御する。定常運転時には、一定値のアノード電圧Ｖａがアノード電極１２へ印加される。アノード電圧Ｖａによってイオンが加速され、ホールスラスタ１１の推力が得られる。通常、アノード電圧Ｖａは１００〜４００Ｖの範囲の中で設定される。加速されたイオンによるイオン電流および放電空間内の電子の移動による電子電流は、回路上ではアノード電源２によって流されることになる。このため、アノード電源２は、ホールスラスタ１１の推力を得るためのエネルギを供給する部分であり、ホールスラスタ１１のシステムでは最も容量の大きな電源である。
【００１６】
電子源であるホローカソード２１は、ホローカソード２１にガスを供給するためのカソード用ガス流量制御装置８、ホローカソード２１の陰極を過熱するためのヒータ電源６、およびホローカソード２１からの電子の流れを安定に維持するためのキーパ電源７によって制御されている。
【００１７】
ホールスラスタ１１を駆動するための制御装置９は、ホールスラスタ１１を搭載する人工衛星のシステム（図示せず）または地上からの指令（図示せず）によって制御されている。本実施の形態では、制御装置９によって、少なくとも、アノード電源２、コイル電源３，４およびガス流量制御装置５が制御されている。
【００１８】
ホールスラスタ１１を駆動する際には、放電振動現象が発生する場合がある。放電振動現象の発生要因は、ホールスラスタ１１の装置構造、磁界分布、アノード電圧など様々であり、特定の条件下では発生しない。ホールスラスタ１１の稼動中に外部から制御できるパラメータは、アノード電圧Ｖａとガス流量Ｑとコイル電流Ｉｃとの３つである。ホローカソード２１の駆動条件は、放電振動現象にあまり依存しない。
【００１９】
図３は、アノード電圧Ｖａとガス流量Ｑとコイル電流Ｉｃとの３つのパラメータに対するアノード電流の振動の強さの依存性について実験を行った結果の一例を模式的に示したものである。アノード電流の振動の強さによって放電振動現象の強さがわかる。図３において、横軸はコイル電流Ｉｃ、縦軸はアノード電流の振動の強さである。図３（ａ）はガス流量Ｑが小さい場合のコイル電流Ｉｃとアノード電流の振動の強さとの関係、図３（ｂ）はガス流量Ｑが大きい場合のコイル電流Ｉｃとアノード電流の振動の強さとの関係である。図３からわかるように、アノード電流の振動の強さは、アノード電圧Ｖａとガス流量Ｑとコイル電流Ｉｃとのいずれにも依存していることがわかる。このため、アノード電流の振動の強さは、これら３つのパラメータの関数として関連づけることができる。つまり、放電振動現象の強さは、アノード電圧Ｖａとガス流量Ｑとコイル電流Ｉｃとの関数として関連づけることができる。
【００２０】
このように、アノード電圧Ｖａとガス流量Ｑとコイル電流Ｉｃとがどのような値のときにアノード電流の振動が小さいかというデータベースを得ることができる。したがって、イオン加速装置の出力であるイオン加速量に対応するアノード電流の振動を抑制するようなアノード電圧Ｖａとコイル電流Ｉｃとに関係付けられた関数を得ることができ、制御装置９によって、この関数に従ってアノード電圧Ｖａとガス流量Ｑとコイル電流Ｉｃとを制御することで、アノード電流の振動を抑制することができる。いいかえれば、アノード電圧Ｖａとガス流量Ｑとコイル電流Ｉｃとを調節することで、アノード電流の振動を避けることができる。
【００２１】
アノード電圧Ｖａおよびガス流量Ｑは、ホールスラスタ１１の推力を決定する上で、非常に重要なパラメータであり、特定の推力でホールスラスタ１１を運転する場合には、アノード電圧Ｖａおよびガス流量Ｑはあらかじめ設定されていることが多い。これに対してコイル電流Ｉｃは、ある範囲内であれば自由に値を選ぶことができる。また、ガス流量Ｑは設定した値に追従するために時間を要するものの、コイル電流Ｉｃは設定した値に比較的容易に追従する。このため、アノード電圧Ｖａおよびガス流量Ｑが外部からの制御指令として入力され、アノード電圧Ｖａとガス流量Ｑとコイル電流Ｉｃとのそれぞれの値を調整する際には、これらの値の組合せとデータベースとを照らし合わせてコイル電流Ｉｃを設定することが適切である。
【００２２】
放電振動現象が生じにくいアノード電圧Ｖａとガス流量Ｑとコイル電流Ｉｃとのパラメータの組合せについて説明する。放電振動現象が生じにくいアノード電圧Ｖａとガス流量Ｑとコイル電流Ｉｃとの３つのパラメータの組合せのデータベースを得ることは、３つのパラメータの可変範囲全てにわたってアノード電流の振動の強さを測定する実験を行うことで可能となる。このデータベースによって、放電振動現象が生じにくい３つのパラメータの組合せの条件を選んで、電源装置１によってホールスラスタ１１を駆動させる。また、アノード電圧Ｖａおよびガス流量Ｑが過渡的に変化する場合において、同時に変化させるコイル電流Ｉｃの設定値がわかる。このデータベースを用いたホールスラスタ１１の制御も原理的に可能である。
【００２３】
しかしながら、このデータベースを得るためには、３つのパラメータの可変範囲全てにわたってアノード電流の振動の強さを測定する実験を行う必要がある。また、３つのパラメータの可変範囲全てにわたってアノード電流の振動の強さのデータベースを取得しても、全てのアノード電圧Ｖａおよびガス流量Ｑの可変範囲内で、アノード電流の振動を抑制できるコイル電流Ｉｃの値が存在するのかどうか不明である。そこで、物理的な原理に基づいたアノード電流の振動発生の条件の定式化と、この式に基づいた制御方法の確立とが必要である。
【００２４】
振動の発生条件の定式化については、例えば非特許文献２の式２２に、放電振動現象を抑制するための条件式として式（１）のように表される。
【００２５】
【数１】
0004650258.tif 000002
【００２６】
ここで、ｋｉはイオン化周波数、Ｎｎは中性原子密度、Ｌはイオン化が生じている領域の軸方向の代表的な長さである。図１で示したように、通常、ホールスラスタ１１ではイオン出力端で磁束密度が最も大きくなるように設計されている。この結果、イオン化が生じる領域は、イオン出力端付近となる。Ｖｅａはイオン化が生じている領域のアノード電極１２側の面での電子速度、Ｖｅｘはイオン化が生じている領域のイオン出力端側の面での電子速度である。ここでは左辺の電子の速度に着目する。まず、電子の速度Ｖｅは、非特許文献２の式１０に示されているように、電子の移動度μを用いて式（２）のように表される。
【００２７】
【数２】
0004650258.tif 000003
【００２８】
ここで、μは電子の移動度、Ｅは電界強度、Ｄは拡散係数、Ｎｅは電子密度、ｋＢはボルツマン定数、Ｔｅは電子温度、ｑｅは電子の電荷量である。拡散の効果を無視すると、右辺第一項の電界によるドリフトの項だけとなる。ところで、移動度は、古典拡散を仮定した場合、式（３）のように表される。
【００２９】
【数３】
0004650258.tif 000004
【００３０】
ここで、Ｂは磁束密度、ν＝ｋｍＮｎは電子の衝突の周波数、Ｎｎはガス密度である。次に、磁束密度Ｂがコイル電流Ｉｃに比例し、ガス密度がガス流量Ｑに比例し、イオン加速装置であるホールスラスタ１１の出口であるイオン出力端の出口断面積Ｓに反比例すると仮定する。出口断面積Ｓは、図２の内側リング１６の外径と外側リング１７の内径とに囲まれたリング状の領域の面積である。ホールスラスタ１１においては、電界強度Ｅは、磁束密度の強い部分で電界強度が強くなるため、電界強度は磁束密度の軸方向の分布に依存する。ここで、磁束密度の軸方向はイオン加速装置のイオン加速方向、磁束密度の半径方向は磁束密度の軸方向に垂直な方向である。
【００３１】
軸方向ｚに沿った磁束密度の半径方向成分の分布をＢ(ｚ)、イオン出力端での磁束密度の半径方向成分をＢとすると、図１で述べたように、Ｂ（ｚ）の分布の中で、一般に、イオン出力端における磁束密度Ｂが最も大きくなり、従ってプラズマの発生も概ねこの付近で最も強くなるので、このＢを代表的な磁束密度の値として考えてよい。イオン加速方向である軸方向の磁束密度の平均値に対するイオン出力端での磁束密度の比率である磁束偏り率βを式（４）のように定義することができる。
【００３２】
【数４】
0004650258.tif 000005
【００３３】
ここで、ｄはイオン加速装置であるホールスラスタ１１のイオン加速領域１８の長さであるイオン加速領域長ｄである。イオン加速領域長ｄは、アノード電極１２からイオン出力端までの距離であり、積分はアノード電極１２（Ａｎｏｄｅ）からイオン出力端（Ｅｘｉｔ）までの軸方向距離に対する積分を表している。磁束偏り率β、イオン加速領域長ｄおよびイオン出力端の出口断面積Ｓはホールスラスタ１１の形状および設計に依存するパラメータである。陰極であるホローカソード２１がイオン出力端に十分に近い位置に設置されていると仮定すると、磁束偏り率βを用いることで、イオン出力端での電界強度Ｅｘを式（５）のように近似的に表わすことができる。
【００３４】
【数５】
0004650258.tif 000006
【００３５】
古典拡散の場合には、式（２）および式（５）から、電子の速度Ｖｅ＿ｃは、式（６）のように表わすことができる。
【００３６】
【数６】
0004650258.tif 000007
【００３７】
電子の速度がこの依存性を示すならば、式（１）の左辺も同様の依存性があるはずである。つまり、振動の生じやすさが、式（６）の右辺のような形で整理できる。そこで、式（６）で得られた関係式を用いて、（β×Ｖａ×Ｑ）／（ｄ×Ｓ×Ｂ２）とアノード電流の振動の強さとの関係を調べた。
【００３８】
図４は、この発明を実施するための実施の形態１におけるアノード電流の振動の強さを示すグラフである。図５において、横軸は（β×Ｖａ×Ｑ）／（ｄ×Ｓ×Ｂ２）、縦軸は規格化したアノード電流の振動の強さとして実験結果をプロットしている。また、図中にプロットした点は、さまざまなアノード電圧Ｖａ〔Ｖ〕とガス流量Ｑ〔ｓｃｃｍ〕とコイル電流Ｉｃに比例する磁束密度Ｂ〔Ｔ〕とを組合せた条件において、アノード電流の振動の強さを測定したものである。ガス流量Ｑの単位ｓｃｃｍは、Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｃｕｂｉｃ  Ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒ  ｐｅｒ  Ｍｉｎｕｔｅｓの略語である。アノード電流の振動の強さは、アノード電流の電流波形の変動の振幅によって求めることができる。この実験において、ホールスラスタ１１に流したガスはＸｅである。場所によって磁束密度の値は異なる。本実施の形態では、ホールスラスタ１１のイオン出力端付近の磁束密度を磁束密度Ｂ〔Ｔ〕とした。また、ホールスラスタ１１のイオン出力端の出口断面積をＳ〔ｍ２〕、イオン加速領域長をｄ〔ｍ〕、磁束偏り率をβとした。
【００３９】
図４より、古典拡散に基づいて規格化した式（６）から、（β×Ｖａ×Ｑ）／（ｄ×Ｓ×Ｂ２）を横軸にして実験結果をプロットした場合には、全てのアノード電流の振動の強さのデータが、ほぼひとつの曲線上に集まっていることがわかる。図４において、領域１は非常に激しいアノード電流の振動が生じている領域である。これに対して、領域２はアノード電流の振動が抑制され、安定に動作している領域である。このため、ホールスラスタ１１の動作領域として、領域２を選べばよいことがわかる。なお、領域３では、アノード電流の振動が一部発生している。領域３では磁場が比較的弱く、ホール効果が十分に強いホールスラスタ１１の典型的な動作領域から外れているため、いくつかの近似によって得られた式（１）では現象を説明できない領域である。つまり、領域３もホールスラスタ１１の動作領域としては好ましくない。
【００４０】
また、領域２と領域３との境界は領域１と領域２との境界ほど明確でない。このため、式（１）の等号に相当すると領域１と領域２との境界に近い領域２を制御範囲として選ぶ方が適切である。ホールスラスタ１１の構造および種類によっては、領域２が非常に狭くなるので、アノード電流が振動しやすい場合には、図４に示したような関係図に基づく制御が有効である。
【００４１】
これらのことから、（β×Ｖａ×Ｑ）／（ｄ×Ｓ×Ｂ２）が領域２に入るように、アノード電圧Ｖａとガス流量Ｑとコイル電流Ｉｃに比例する磁束密度Ｂとの組合せを選ぶべきであることがわかる。そこで、推進剤としてＸｅを用いた場合には、アノード電圧Ｖａとコイル電流Ｉｃとに関係付けられた関数である式（７）を満足するように、つまり、（β×Ｖａ×Ｑ）／（ｄ×Ｓ×Ｂ２）が２００×１０９以上５００×１０９以下の範囲に収まるように、アノード電圧Ｖａとガス流量Ｑとコイル電流Ｉｃに比例する磁束密度Ｂとの組合せ選べばよい。
【００４２】
【数７】
0004650258.tif 000008
【００４３】
つまり、制御装置９は、イオン加速装置であるホールスラスタ１１のイオン出力端の出口断面積Ｓとイオン加速装置のイオン加速領域長ｄと磁束密度のイオン加速装置のイオン加速方向の平均値に対するイオン出力端での磁束密度Ｂの比率である磁束偏り率βとに基づき、アノード電圧Ｖａとコイル電流Ｉｃとに関係付けられた関数である式（７）を満たすようにアノード電圧Ｖａとガス流量Ｑとコイル電流Ｉｃに依存するイオン出力端での磁束密度Ｂとを制御することによって、放電振動現象の発生を抑えることができる。以上のことから、ホールスラスタ１１の駆動条件として、（β×Ｖａ×Ｑ）／（ｄ×Ｓ×Ｂ２）をある一定範囲に収まるようにしておけば、放電振動現象は原理的に抑制できることが明確となった。
【００４４】
ここで、式（７）で示した値は、推進剤としてＸｅを用いた場合であり、他の推進剤、たとえばＫｒやＡｒを用いた場合には式（７）の閾値は異なるものになるだろうと想像される。しかしながら、閾値は異なっても、駆動条件として、（β×Ｖａ×Ｑ）／（ｄ×Ｓ×Ｂ２）をある一定範囲に収まるようにしておけば、放電振動現象は原理的に抑制できるであろうことは同様である。
【００４５】
ところで、磁束密度はコイル電流Ｉｃに依存するものの、磁束密度が低い領域ではコイル電流Ｉｃにほぼ比例し、磁束密度が大きくなるとコイル電流Ｉｃに関係なく飽和する傾向がある。したがって、磁束密度が飽和しない磁束密度が低い領域では、外部から制御できるパラメータで構成したＶａ×Ｑ／Ｉｃ２を指標として選ぶことが妥当である。このことは明確な理論的裏づけを得ただけでなく、どのように制御すれば放電振動現象の発生を抑えることができるということに対して、極めて明確な指針を与えるものである。つまり、Ｖａ×Ｑ／Ｉｃ２をある一定範囲に保つこと、いいかえれば、アノード電圧Ｖａとコイル電流Ｉｃとに関係付けられた関数として、アノード電圧Ｖａの平方根とガス流量Ｑの平方根とを乗算した値に略比例するようにコイル電流Ｉｃの値を維持すればよいということである。
【００４６】
ただし、この関係にはいくつもの近似が含まれている。まず、磁束密度はコイル電流Ｉｃにそれほど厳密に比例しないことが測定結果から確認されている。磁束密度はホールスラスタ１１内部で分布を持ち、ホールスラスタ１１の構造などにも強く影響されるので、磁束密度とコイル電流Ｉｃとの関係を明確にあらわすことは困難である。また、ガス流量Ｑとガス密度との比例関係もいくつかの近似の結果であり、特にホールスラスタ１１内部のガスの速度（ガスの温度）を一定と近似したものであるので、かならずしも比例することが保証されているわけではない。ガス密度は空間的な分布もあり、これを実験的に求めることは困難であり、両者の比例関係が保証されているわけではない。さらに、アノード電圧Ｖａと電界強度Ｅとの関係についても、先に述べたように、磁束密度の分布と電界強度の分布とが正確に比例するわけではない。
【００４７】
このように、式（６）はあくまで近似式であり、便宜上のものである。式（３）の理論式に近づけるためには、Ｖａ×Ｑ／Ｉｃ２ではなく、Ｅ×Ｎｎ／Ｂ２を制御の指針にすることが望ましい。Ｅ、ＮｎおよびＢは空間的な分布であるので、制御することは容易ではない。しかしながら、Ｅ、ＮｎおよびＢとＶａ、ＱおよびＩｃとの関係がより厳密に対応付けることが可能であれば、Ｅ×Ｎｎ／Ｂ２の関係式に従って、それぞれのパラメータの制御を行うことによって、より精度の高い制御を行うことができる。
【００４８】
また、式（６）の関係式が適用できるのは、図４の領域１と領域２との境界だけである。領域３については、これまで説明した理論を適用することができない。このため、領域３についても明確な関係式を得るためには、放電振動現象に関する実験結果が必要である。つまり、式（６）の関係式に基づき制御を行う方法と実験結果から得られるデータベースに基づき制御を行う方法とを併用することが望ましい。
【００４９】
このように、ホールスラスタ１１の放電振動現象は、アノード電圧Ｖａ、磁束密度Ｂ、ガス流量Ｑに依存するガス密度によって決まるので、これらのパラメータを互いに関連するように変化させることでホールスラスタ１１の動作が不安定になる動作領域を避けることができる。そして、放電振動現象の発生は、Ｖａ×Ｑ／Ｉｃ２で表わされる関数に依存することがわかった。
【００５０】
以上のように、制御装置９によって、コイル電流Ｉｃがアノード電圧Ｖａの平方根とガス流量Ｑの平方根とを乗算した値に略比例するように制御を行う、つまり、アノード電圧Ｖａとコイル電流Ｉｃとに関係付けられた関数に従ってアノード電圧Ｖａとガス流量Ｑとコイル電流Ｉｃとを制御するので、ホールスラスタ１１はあらゆる動作領域で、放電振動現象の発生を抑え、安定にイオン加速装置であるホールスラスタ１１を動作させる電源装置１を得ることができる。
【００５１】
実施の形態２．
実施の形態１においては、コイル電流Ｉｃがアノード電圧Ｖａの平方根に略比例するように制御する場合について説明した。本実施の形態では、コイル電流Ｉｃがアノード電圧Ｖａに略比例するように制御する場合について説明する。一般的に、ホールスラスタ１１内部の電子の速度は、磁束密度の弱い領域では古典拡散に従うが、強い領域では異常拡散に従う。異常拡散（Ｂｏｈｍ拡散）を仮定した場合には、電子の移動度μおよび電子の速度Ｖは式（８）および式（９）のように表わすことができる。
【００５２】
【数８】
0004650258.tif 000009
【００５３】
【数９】
0004650258.tif 000010
【００５４】
式（９）と式（６）とを比較すると、放電振動現象が依存するパラメータが（β×Ｖａ）／（ｄ×Ｂ）またはＶａ／Ｉｃなっている。しかしながら、図４においてプロットしたデータを横軸に（β×Ｖａ）／（ｄ×Ｂ）としてプロットしても、放電振動現象が低減するような明確な傾向はない。このことから、図４で示した領域２のデータは、古典拡散の領域のデータであると理解できるので、異常拡散が支配的となる磁束密度Ｂがより大きくなる領域では、Ｖａ／Ｉｃが一定範囲に収まるように、つまり、アノード電圧Ｖａとコイル電流Ｉｃとに関係付けられた関数としてコイル電流Ｉｃがアノード電圧Ｖａに略比例するように制御することが適切である。
【００５５】
以上のように、コイル電流Ｉｃがアノード電圧Ｖａに略比例するように制御するので、磁束密度Ｂがより大きくなる領域でも、放電振動現象を低減させることができる。
【００５６】
実施の形態３．
実施の形態１において説明したようなホールスラスタ１１の制御を行うことで、放電振動現象が発生しにくい安定な動作を行うことができる。つまり、任意のアノード電圧Ｖａおよびガス流量Ｑの条件に対して、適切なコイル電流値Ｉｃを選ぶことで、ホールスラスタ１１はあらゆる動作領域で、安定な動作を行うことができる。このような条件下で制御を行うことは、定常的にホールスラスタ１１が動作している場合に重要であるだけではなく、ホールスラスタ１１の動作開始時に、アノード電圧Ｖａを立ち上がる場合や、ホールスラスタ１１の推力を変更するために、イオン加速量の変更時に、アノード電圧Ｖａおよびガス流量Ｑを変化させる場合などの過渡状態においても、放電振動現象が発生しにくくなり、ホールスラスタ１１の動作の安定性を向上させるために非常に効果的である。
【００５７】
図５は、ホールスラスタ１１の動作開始時（放電開始時）のアノード電圧の電圧波形、アノード電流の電流波形およびコイル電圧の電流波形を示したものである。図５において、横軸は時間経過であり、縦軸は電圧または電流である。アノード電圧Ｖａを急激に印加すると、ホールスラスタ１１の動作開始時の突入電流が大きくなるので、ｍｓオーダの時定数をもって、緩やかにアノード電圧Ｖａを上昇させている。本実施の形態においては、ガス流量Ｑは急な調節はできないと考えているので、アノード電圧Ｖａの印加前から所定の流量でガスを流している。
【００５８】
図５（ａ）は、アノード電圧Ｖａの印加前から、コイル電流Ｉｃを所定値で流している場合の電圧波形および電流波形である。この場合には、ガス流量Ｑおよびコイル電流Ｉｃが所定の値のままであり、アノード電圧Ｖａだけが変化する。このため、アノード電圧Ｖａが初期値から安定値まで変化する過程で、特にアノード電圧Ｖａが低い場合に、実施の形態１で説明した図４の領域１の状態になるので、放電振動現象が発生する。放電振動現象の発生は、ホールスラスタ１１のシステムの安定性にとって非常に問題である。
【００５９】
これに対して、図５（ｂ）に示したような制御を行うことによって放電振動現象の発生を抑えることができる。図５（ｂ）においては、アノード電圧Ｖａの印加後からアノード電圧Ｖａが安定するまでの間、アノード電圧Ｖａの上昇に従ってコイル電流Ｉｃを徐々に上昇させている。アノード電圧Ｖａとコイル電流Ｉｃとに関係付けられた関数であるＶａ×Ｑ／Ｉｃ２に基づいて制御を行う場合には、ガス流量Ｑが一定であることを考慮して、アノード電圧Ｖａの平方根に略比例するようにコイル電流Ｉｃを制御する。つまり、コイル電流がアノード電圧Ｖａの平方根とガス流量Ｑの平方根とを乗算した値に略比例するように制御されている。別のアノード電圧Ｖａとコイル電流Ｉｃとに関係付けられた関数であるＶａ／Ｉｃに基づいて制御を行う場合には、アノード電圧Ｖａに比例するようにコイル電流Ｉｃを制御する。このように、式（６）または式（９）の関係式を満足するように、アノード電圧Ｖａの上昇に従ってコイル電流Ｉｃを徐々に上昇させる制御によって、ホールスラスタ１１の動作開始から安定動作時までの間で放電振動現象の発生を抑えることができ、安定な立ち上がり動作を実現できる。
【００６０】
ホールスラスタ１１の動作開始時、つまり、放電開始時に、コイル電流Ｉｃが大きくなり磁束密度Ｂがかなり高い場合には、ホール効果によって放電が生じにくくなる。このためにも、放電開始時には、コイル電流Ｉｃを比較的小さくしておく。また、アノード電圧Ｖａの立ち上がりは、アノード電源２内部の回路のＣＲなどの時定数で調整するか、またはアノード電源２の電圧制御部分でなだらかに立ち上がるような設定を行う。アノード電圧Ｖａのなだらかな変化に対応して、コイル電流Ｉｃをなだらかに変化させる。コイル電流Ｉｃをなだらかに変化させるためには、コイル電源３，４内部の回路構成によって行うか、または電流設定を段階的に行う事によって、コイル電流Ｉｃを階段状に増大させる。図４に示すように、放電振動現象が生じにくい安定な領域にはある程度の余裕があるので、この範囲内に収まるようにコイル電流Ｉｃを調整すればよい。
【００６１】
ここで、ホールスラスタ１１の動作開始時に、アノード電圧Ｖａに対応してコイル電流Ｉｃを変化させる場合には、アノード電圧Ｖａの印加開始と同時かまたはアノード電圧Ｖａの印加開始より前にコイル電流Ｉｃを流し始める必要がある。つまり、制御装置９は、アノード電圧Ｖａの印加開始以前にコイル電流Ｉｃが流れるように制御している。コイル電流Ｉｃが流れていない状態、つまり、ホールスラスタ１１内部で磁束が発生していない状態で、アノード電圧Ｖａを印加すると、電子の速度が磁場によって遅くなることがないので、陰極とアノード電極１２との間にアークが発生して電極間が短絡状態になる。このような場合には、ホールスラスタ１１内部に大きな電流が流れて、ホールスラスタ１１が損傷することがある。
【００６２】
アノード電圧Ｖａを印加する前に、コイル電流Ｉｃを流し始める場合には、少なくともアノード電圧Ｖａが立ち上がる瞬間には、コイル電流Ｉｃがアノード電圧Ｖａの平方根とガス流量Ｑの平方根とを乗算した値に比例するという関数には適合しない。アノード電圧Ｖａがゼロから始まることを考えれば、アノード電圧Ｖａが十分小さい領域で必ず図４の領域１を通過するはずである。しかしながら、図５をみてもわかるようにアノード電流はアノード電圧Ｖａがある程度大きくなってから流れ始める。アノード電圧Ｖａが、ある程度大きくならないと放電が開始しないので、アノード電圧Ｖａが小さい場合には、電流が流れていない。つまり、放電が開始していない段階では不安定な放電振動現象も生じない。このため、アノード電圧Ｖａが所定値以下の場合には領域１の条件であっても放電振動現象の問題は生じない。また、コイル電流Ｉｃはアノード電圧Ｖａの平方根とガス流量Ｑの平方根とを乗算した値、またはアノード電圧Ｖａに略比例していればよいので、厳密に比例させる必要はなく、図４の領域２に示すように放電振動現象が発生しにくい条件には裕度がある。立ち上がり時のコイル電流Ｉｃの制御は困難であるので、コイル電流Ｉｃをアノード電圧Ｖａの平方根とガス流量Ｑの平方根とを乗算した値に厳密に比例させる必要はなく、図４の領域２に示すような裕度の範囲に入るように、略比例するように制御すればよい。
【００６３】
なお、図５（ｃ）に示すように、電力の損失が問題にならなければ、予めコイル電流Ｉｃを小さく流しておき、弱い磁場を常に形成しておいてもよい。
【００６４】
このように、ホールスラスタ１１の動作開始時（放電開始時）には、アノード電圧Ｖａが大きく変化するので、アノード電圧Ｖａが増大する途中で放電振動が強くなる領域を通過するため、不安定になりやすい。したがって、Ｖａ×Ｑ／Ｉｃ２の条件に従って、ガス流量Ｑを一定として、コイル電流Ｉｃをアノード電圧Ｖａと同時に変化させれば、動作開始時のホールスラスタ１１の安定性が大きく向上する。また、コイル電流Ｉｃが比較的小さい時に放電が開始するので、ホール効果の影響を受けにくく、確実に放電が開始できる。さらに、ホールスラスタ１１の動作開始時には、ガス流量Ｑはすぐには変化しないので、最初にガスを流し始めてから、アノード電圧Ｖａを印加する。このときアノード電圧Ｖａと同時にコイル電流Ｉｃ上昇させるので、アノード電圧Ｖａの立ち上がり時にアノード電流が不安定になることを防ぐことができる。
【００６５】
以上のように、イオン加速装置であるホールスラスタ１１の動作開始時に、制御装置９は、アノード電圧Ｖａの印加開始以前にコイル電流Ｉｃが流れ、アノード電圧Ｖａの印加後からアノード電圧Ｖａが安定するまでの間、コイル電流Ｉｃがアノード電圧Ｖａの平方根とガス流量Ｑの平方根とを乗算した値に略比例するように制御する、またはコイル電流Ｉｃがアノード電圧Ｖａに略比例するように制御するようにしたので、ホールスラスタ１１の動作開始時においても、放電振動現象の発生を抑え、安定にイオン加速装置であるホールスラスタ１１を動作させる電源装置１を得ることができる。
【００６６】
実施の形態４．
図６は、この発明を実施するための実施の形態４におけるイオン加速量の変更時のアノード電圧Ｖａとガス流量Ｑとコイル電流Ｉｃとの設定値の変更を行うための手順を示すフローチャートである。ホールスラスタ１１の推力を変化させるためにイオン加速量を変更する場合にも、実施の形態１で説明したアノード電圧Ｖａとガス流量Ｑとコイル電流Ｉｃとの制御を行って放電振動現象を抑える必要がある。しかしながら、設定値の変更時に過渡的に各パラメータが変化するので、特にガス流量Ｑを変更する場合の手順について説明する。ガス流量Ｑは、アノード電圧Ｖａおよびコイル電流Ｉｃなどの電気的な諸量と比較すると、その値を変更するためにはるかに長い時間が必要である。
【００６７】
安定に動作する条件としては、式（６）と式（９）との２つの場合があり得ることは既に述べた。イオン加速量の変更時には、まず変更前に、式（６）と式（９）とのどちらの領域で動作しているかを把握する必要がある。古典拡散領域の式（６）では、コイル電流Ｉｃは、アノード電圧Ｖａの平方根とガス流量Ｑの平方根とを乗算した値に比例して変化させるべきであるし、異常拡散領域の式（９）では、コイル電流Ｉｃは、アノード電圧Ｖａに比例して変化させるべきである。このことを前提として、イオン加速量を安定に変更する手順について説明する。
【００６８】
まず、ステップＳＴ１０１において、アノード電圧Ｖａ１、ガス流量Ｑ１およびコイル電流Ｉｃ１を変更前の値とする。ステップＳＴ１０２において、ガス流量だけＱ１からＱ２へ変更した場合に放電振動現象が発生しやすいかどうか判断する。放電振動現象が発生しにくい場合には、ステップＳＴ１０３に進み、ガス流量だけＱ１からＱ２へ変更する。そして、ガス流量Ｑ２の値が安定していることを確認し、ステップＳＴ１０４において、アノード電圧をＶａ１からＶａ２へ、コイル電流をＩｃ１からＩｃ２へ変更する。変更する際に、古典拡散領域で動作している場合には、コイル電流Ｉｃは、アノード電圧Ｖａの平方根とガス流量Ｑの平方根とを乗算した値に略比例するように制御され、異常拡散領域で動作している場合には、コイル電流Ｉｃは、アノード電圧Ｖａに略比例するように制御される。そして、ステップＳＴ１０５において、アノード、ガス流量およびコイル電流が、それぞれＶａ２、Ｑ２およびＩｃ２へ変更される。
【００６９】
ステップＳＴ１０２の判断時に、放電振動現象が発生する可能性があると判断される場合には、ステップＳＴ１０６へ進む。ガス流量をＱ１からＱ２へ変更する際に、放電振動現象が発生する可能性があっても、最初にコイル電流Ｉｃを少し変化させておけば安定に変更できる場合には、ステップＳＴ１０７へ進み、最初にコイル電流Ｉｃを少し変化させてＩｃ１’とする。ステップＳＴ１０８において、この状態でガス流量をＱ１からＱ２へ変更する。そして、ガス流量Ｑ２の値が安定していることを確認する。ステップＳＴ１０９において、アノード電圧をＶａ１からＶａ２へ、コイル電流をＩｃ１’からＩｃ２へ変更する。変更する際に、古典拡散領域で動作している場合には、コイル電流Ｉｃは、アノード電圧Ｖａの平方根とガス流量Ｑの平方根とを乗算した値に略比例するように制御され、異常拡散領域で動作している場合には、コイル電流Ｉｃは、アノード電圧Ｖａに略比例するように制御される。そして、ステップＳＴ１０５において、アノード、ガス流量およびコイル電流が、それぞれＶａ２、Ｑ２およびＩｃ２へ変更される。
【００７０】
ステップＳＴ１０６の判断時に、最初にコイル電流Ｉｃを少し変化させても放電振動現象が発生する可能性があると判断される場合には、ステップＳＴ１１０に進む。ここでは、ガス流量Ｑの変更と同時に、アノード電圧Ｖａまたはコイル電流Ｉｃもしくはこの両方を変更する。ガス流量Ｑは時間的な細かい調節はできない。しかしながら、電気的な諸量であるアノード電圧Ｖａおよびコイル電流Ｉｃは時間的に値を微調節することは容易である。
【００７１】
ここで、ガス流量制御装置５に与えられた指定値に基づいてガス流量Ｑを変更する際には、実際のガス流量Ｑがどのように変化するか、ガス流量Ｑの変化の時定数をあらかじめ実験などで求めておく必要がある。このガス流量Ｑの変化の時定数に従って、古典拡散領域で動作している場合には、コイル電流Ｉｃがアノード電圧Ｖａの平方根とガス流量Ｑの平方根とを乗算した値に略比例するように、異常拡散領域で動作している場合には、コイル電流Ｉｃがアノード電圧Ｖａに略比例するように、アノード電圧Ｖａおよびコイル電流Ｉｃを電気的に制御しながら変更することによって、ガス流量Ｑの変化時にも、放電振動現象の発生を防ぐ制御を行うことができる。ガス流量が目標値Ｑ２で安定した後に、アノード電圧Ｖａおよびコイル電流Ｉｃを、それぞれ目標値であるＶａ２およびＩｃ２に変更する。以上の説明では、ガス流量Ｑを最初に変更することを前提としたが、ガス流量Ｑと同時にアノード電圧Ｖａおよびコイル電流Ｉｃを変更してもよい。
【００７２】
以上のように、イオン加速量の変更時には、制御装置９は、古典拡散領域で動作している場合には、コイル電流Ｉｃがアノード電圧Ｖａの平方根とガス流量Ｑの平方根とを乗算した値に略比例するように制御し、異常拡散領域で動作している場合には、コイル電流Ｉｃがアノード電圧Ｖａに略比例するように制御し、放電振動現象が生じる動作条件にならないようにしているので、イオン加速量の変更時においても、放電振動現象の発生を抑え、安定にイオン加速装置であるホールスラスタ１１を動作させる電源装置１を得ることができる。
【００７３】
実施の形態５．
図７は、この発明を実施するための実施の形態５における電源装置の構成図である。図７において、電源装置１は、データベース記憶部１０を備えたことが実施の形態１と異なる。図７において、図１と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することである。また、明細書全文に表れている構成要素の形容は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。
【００７４】
データベース記憶部１０は、アノード電流の振動を抑えることができるアノード電圧Ｖａとコイル電流Ｉｃとに関係付けられた関数に従うアノード電圧Ｖａとガス流量Ｑとコイル電流Ｉｃとの関係をテーブル化したデータベースを蓄積している。制御装置９は、データベース記憶部１０に蓄積されたデータベースに基づいて、アノード電流の振動を小さくするようにアノード電圧Ｖａとガス流量Ｑとコイル電流Ｉｃとを制御する。アノード電流の振動を小さくすることで、ホールスラスタ１１の出力であるイオン加速量の変動を小さくすることができる。
【００７５】
このようなデータベース記憶部１０に蓄積したテーブル化したデータベースを有することによって、放電振動現象の発生の理論が成立しない領域においても、予め実験によって放電振動現象が生じにくいアノード電圧Ｖａとガス流量Ｑとコイル電流Ｉｃとの３つのパラメータの組合せを求めて、組合せのデータベースとして蓄積することができる。また、ある離散的に放電振動現象が生じにくい動作条件がある場合には、この動作条件で放電振動現象が生じにくいアノード電圧Ｖａとガス流量Ｑとコイル電流Ｉｃとの３つのパラメータの組合せのデータベースを蓄積することによって、安定したホールスラスタ１１の稼動ができる。
【００７６】
以上のように、アノード電流の振動を小さくすることができるようなアノード電圧Ｖａとガス流量Ｑとコイル電流Ｉｃとのデータベースを蓄積するデータベース記憶部１０を備えたので、放電振動現象が生じにくい、安定にイオン加速装置であるホールスラスタ１１を動作させる電源装置１を得ることができる。
【００７７】
なお、全ての実施の形態において、イオン加速装置として、ホールスラスタという人工衛星の推進装置について述べている。しかしながら、本発明を、ホールスラスタと同様の装置をイオン源装置として用いる場合などに適用してもよい。また、本発明は、円環状のイオン源装置だけではなく、ガスを流す、電圧を印加する、磁場を形成する、という３要素が含まれている装置について広く一般的に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】この発明の実施の形態１を示す電源装置の構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１におけるホールスラスタの断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１におけるＶａ、ＱおよびＩｃの３つのパラメータに対するアノード電流の振動の強さの依存性を示すグラフである。
【図４】この発明の実施の形態１におけるアノード電流の振動の強さを示すグラフである。
【図５】この発明の実施の形態３におけるホールスラスタの動作開始時の電圧波形および電流波形を示したものである。
【図６】この発明の実施の形態４を示すイオン加速量の変更時の設定値の変更を行うための手順を示すフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態５を示す電源装置の構成図である。
【符号の説明】
【００７９】
１  電源装置、２  アノード電源、３  内部コイル電源、４  外部コイル電源、５  ガス流量制御装置、６  ヒータ電源、７  キーパ電源、８  カソード用ガス流量制御装置、９  制御装置、１０  データベース記憶部、１１  ホールスラスタ、１２  アノード電極、１３  内部コイル、１４  外部コイル、１５  ガス流量調節器、１６  内側リング、１７  外側リング、１８  イオン加速領域、１９  ポールピース、２１  ホローカソード。
【図１】
0004650258.tif 000012
【図２】
0004650258.tif 000013
【図３】
0004650258.tif 000014
【図４】
0004650258.tif 000015
【図５】
0004650258.tif 000016
【図６】
0004650258.tif 000017
【図７】
0004650258.tif 000018