A metal ion plasma thruster (MIPT) structure using a trumpet-shaped insulated anode with double micropores (TsIADM), which consists of a frustum-cone-shaped cathode, insulating sleeve, trumpet-shaped anode and anodic insulating layer with double micropores, is proposed. The differences in discharge characteristics and propulsion performance of the TsIADM-MIPT and two other structures, a trumpet-shaped semi-insulated anode MIPT and a conventional trumpet-shaped exposed anode (TsEA) MIPT, are compared and analyzed. Furthermore, the influence that the position of the double micropores has on the MIPT performance is discussed. The results show that the thrust and thrust-to-power ratio are all largest when the double micropores are set at the top end of the inner insulating layer of the trumpet-shaped anode (TsIADM(T)-MIPT). When compared with the TsEA-MIPT, the TsIADM(T)-MIPT demonstrates thrust and thrust-to-power ratios that are improved by 11.6 and 9.5 times respectively. The discharge parameters show that the number of charged particles flowing into the anode in a single shot decreases obviously when adopting the TsIADM(T). The discharge phenomena indicate that compared with the TsEA-MIPT, the luminescence intensity and ejection performance of the plasma plume using the TsIADM(T)-MIPT increases significantly. When the capacitor energy of the system is 5 J, Langmuir probe data show that the plasma density and plasma propagation speed are increased by 16.5 and 4.6 times respectively. These results are believed to be fundamental to the physical mechanisms behind the increased thrust and thruster-to-power ratio of the TsIADM(T)-MIPT.
金属イオンプラズマスラスタ（MIPT）構造であって、ラッパ状の絶縁陽極と二重微細孔（TsIADM）を備え、円錐台形状の陰極、絶縁スリーブ、ラッパ状の陽極、および二重微細孔を有する陽極絶縁層から構成されるものを提案する。TsIADM-MIPTと、ラッパ状の半絶縁陽極を備える構造および従来のラッパ状露出陽極（TsEA）を備えるMIPTという2つの他の構造との間の放電特性および推進性能の差異を比較・分析する。さらに、二重微細孔の位置がMIPTの性能に及ぼす影響について検討する。結果は、二重微細孔がラッパ状陽極の内側絶縁層の上端に設置された場合（TsIADM(T)-MIPT）、推力および推力対電力比がともに最大となることを示す。TsEA-MIPTと比較して、TsIADM(T)-MIPTは推力および推力対電力比がそれぞれ11.6倍および9.5倍向上することを実証する。放電パラメータは、TsIADM(T)を採用すると、1回の放電で陽極に流入する荷電粒子の数が著しく減少することを示す。放電現象は、TsEA-MIPTと比較して、TsIADM(T)-MIPTを用いた場合、プラズマプルームの発光強度および噴出性能が有意に増加することを示す。システムのキャパシタエネルギーが5 Jの場合、ラングミュアプローブのデータは、プラズマ密度およびプラズマ伝播速度がそれぞれ16.5倍および4.6倍増加することを示す。これらの結果は、TsIADM(T)-MIPTの推力および推力対電力比の向上の背後にある物理的メカニズムの基礎となると考えられる。