Общие свойства плазменных источников электронов. Эмиссия электронов из плазмы и прохождение тока в диодах с плазменным катодом. Электронные источники на основе разрядов с холодным катодом в магнитном поле, страница 17

Эмиссионные характеристики ПИЭЛ приведены на рис. 16. Кривая 2 получена при условии, когда ток эмиссии I зависит от давления, а кривая 1 — в отсутствие такой зависимости. В обоих случаях эмитирующая поверхность располагается в разрядной камере (см. рис. 2, в). При этом повышение плотности эмиссионного тока с увеличением тока разряда I_р приводит к сокращению поверхности токоотбора, что обусловливает нелинейность зависимости 1 и снижение эффективности извлечения I/Iр. В случае зависимости I от р на эффективность извлечения также влияет снижение давления в промежутке из-за откачивающего действия разряда и перемещения эмиссионной поверхности в область более низких давлений. Этим можно объяснить сближение характеристик  при  больших  разрядных токах..

Ток ПИЭЛ анализировался при допущении, что напряженность магнитного поля в области токоотбора меняется скачком вследствие экранирующего действия ферромагнитной вставки. Экспериментально определенное на крупномасштабной модели ПИЭЛ отношение напряженности магнитного поля в плазме и в области эмитирующей поверхности составляет 170. Появление в ускоряющем промежутке ионов, как показано в гл. 2, в общем случае изменяет его первеанс и длину d. Однако при высоких ускоряющих напряжениях положение плазменной границы в ПИЭЛ стабилизировано из-за трудности проникновения извлекающего поля через малое отверстие в разрядную камеру, поэтому в расчетах d принимали постоянным.

Плотность тока

j =j_e0+g_pj_i                                (32)

При использовании выражения Моргулиса [47] для вероятности ионизации с учетом того, что U>>U_i получено

j_i=jQ_e0pda₁b(b-U_i)/U                 (33)

где a_1,b,U_i— постоянные, зависящие от типа газа.

Для   коэффициента   ионно-электронной  эмиссии   плазмы g_p применяли выражение (24) в виде

В результате имеем монотонно возрастающую зависимость, близкую к экспериментальной (см. рис. 14). Расхождение можно обусловить как упрощенным характером использованной в работе [46] одномерной модели, так и неучтенными при расчетах собственными электрическими полями, существующими в газоразрядной плазме, а также электрическими полями, которые могут возникнуть при неполной компенсации положительного заряда.

9. ЭЛЕКТРОННЫЕ ИСТОЧНИКИ С ПРОДОЛЬНЫМ ИЗВЛЕЧЕНИЕМ ЭЛЕКТРОНОВ

При извлечении электронов из отражательного разряда вдоль магнитного поля условия формирования пучка облегчаются по сравнению с формированием в системах с поперечным извлечением электронов. Кроме того, упрощается конструктивная схема ПИЭЛ, приближаясь к хорошо отработанной схеме ионного источника с холодным катодом в магнитном поле [1]. На возможность создания ПИЭЛ на основе ионного источника пеннинговского типа впервые обратил внимание Келлер [34]. Результаты первых исследований продольного извлечения электронов из отражательного разряда с холодным катодом содержатся в работах [35, 36]. Эксперименты проводились для системы с алюминиевыми катодами, кольцевым и цилиндрическим анодом при условиях, далеких от тех, которые обычно имеют место в электронных и ионных источниках, а именно при низких извлекающих напряжениях (до 1000 В), при слишком большом эмиссионном отверстии (диаметр 4 мм) и относительно высоких напряжениях горения разряда (400—1000 В). Извлеченный из разряда электронный ток не превышал 3 мА при эффективности извлечения а≤5% и энергетической эффективности 6Х10^-2 мА/Вт.