Эмиссия электронов из тлеющих разрядов с осциллирующими электронами, страница 11

                                                                 (6.4.7)

где С и I₀ - некоторые константы.

Ранее были получены аналогичные экспериментальные результаты [134], но при их анализе не рассматривались причины сдвига  характеристик вправо от начала координат. При наличии сдвига,  несмотря на линейность характеристик, эффективность извлечения   неостается постоянной, а возрастает с увеличением I_d, что объясняется уменьшением  протяженности области катодного  падения потенциала и соответствующим

Рис.6.17. Эмиссионные характеристики. Ускоряющее напряжение: 1 - 10 кВ, 2 - 20 кВ. I, II - эксперимент, сплошная линия - расчет: A=0.32; B=6 мА; штриховая линия - расчет: A=0.3; B=10.5 мА.

увеличением площади эмиттирующей поверхности S. Для зависимости S(I_d) в широком диапазоне токов можно получить простое аналитическое выражение, если  воспользоваться тем обстоятельном, что верхняя ветвь f^-1(х), соответствующая устойчивым состояниям плазмы, при 0.02<х<0.15 хорошо аппроксимируется линейной функцией

          f ^-1(х) = 0.9 - 2.9х.                                                            (6.4.8)

Тогда

.                                       (6.4.9)

Подставляя (6.4.9) в (6.4.1), получим

I = 0.81А(I_d - 6.3В +  ).                                       (6.4.10)

Последнее слагаемое в скобках играет роль лишь при  малых I_d. В остальном диапозоне им можно пренебречь и, тогда для  I будет выполняться соотношение (6.4.7), если в нем положить С = 0.81А, I₀=6.3В.

При малых разрядных токах (I_d < 6.3В) рассмотренная модель не применима, так как в этом случае вся электронная эмиссия должна идти через потенциальный барьер. Измерения  показали (см. рис.6.18), что в этой области при уменьшении разрядного тока сначала продолжается спад I, но при I_d = 15 - 20 мА на эмиссионной характеристике образуется локальный максимум, появление которого  соответствуетпадающему участку  вольт-амперной  характеристики разряда. Осциллографирование показало, что на этом участке происходят колебания тока, причем одновременно реализуются две моды, соотношение между

Рис.6.18. Начальный участок эмиссионной характеристики (1) и напряжение горения разряда (2).

Рис.6.19. Осциллограма разрядного тока на падающем участке ВАХ.

которыми меняется с ростом <I_d> . В начале падающего участка ВАХ преобладают резкие релаксационные  колебания (мода I, рис.6.19). Аналогичные колебания, представляющие собой периодический пробой промежутка и распад  образовавшейся плазмы, наблюдались при переходе от Таунсендовского разряда к тлеющему в [135]. Рост <I_d>  идет за счет увеличения частоты этого процесса. При дальнейшем увеличении <I_d> все большее время в разряде происходят слабые колебания (мода II, рис.6.19), которые можно интерпретировать как неустойчивое горение разряда с полым катодом.

Появление максимума в зависимости I(I_d)  можно обьяснить  тем, что после пробоев эмиссия идет с открытой поверхности большой площади (r близко к R). Протяженность катодного падения при этом мала, так как максимальное значение тока  в  импульсе  достигает  500 мА. Уменьшение I в конце падающего участка обусловлено относительным возрастанием времени пребывания разряда во второй моде, когда при малой величине разрядного тока эмиссионное отверстие перекрыто широкой областью катодного падения и эмиссия электронов в соответствующие  моменты  времени осуществляется через потенциальный барьер.