Физика \ Физика электронных и ионных процессов

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 19

Характеристики ПИЭЛ    со стальными катодами при   работе на различных газах приведены    на    рис.   19.  Вольт-амперные характеристики получены при разрядном токе 300 мА;    когда    выполняется условие   lк≤гэ    и    катодное падение потенциала не препятствует выходу электронов    из разряда.    Ток     при      малых напряжениях возрастает из-за уменьшения утечек на ускоряющий электрод и увеличения

Рис.   18.  Конструкция ПИЭЛ с про-дольным извлечением электронов [49]:

1,3 — катоды;  2 — анод;  4 — экспандер; 5 — извлекающий электрод

поверхности токоотбора, а стабилизация тока при высоких напряжениях объясняется трудностью проникновения извлекающего поля  через  эмиссионный  канал в разрядную камеру. Перегиб эмиссионных характеристик при определенном разрядном токе связан с разрывом ионной оболочки перед апертурой эмиссионного канала. Отсутствие скачка тока, показанного на рис. 19, б, связано с высоким извлекающим напряжением,  которое отсекает ионы и влияет на протяженность и форму   приосевой   части   катодного   падения   потенциала.

Одной из особенностей ПИЭЛ с продольным  извлечением частиц является эффективное извлечение ионов при смене полярности извлекающего напряжения, что открывает перспективы создания универсальных электронно-ионных источников. ПИЭЛ показанный на рис.  18, при разрядном токе 300 мА и извлекающем напряжении 20 кВ обеспечивает пучок ионов с током 20 мА.       



Рис.  19. Характеристики ПИЭЛ:

а — вольт-амперные характеристики: 1, 4 —Fe- N2; 2, 5 — Fе—Аг; 3, 6 — Fе—Не; /—3 — /р=0,1 А; 4—6 — /р=0,4 А; 1,4—Q =370см3/ч; 2, 5 — Q=300 см3/ч; 3, 6 — Q=730 см3/ч; б — эмиссионные характеристики; {U=25 кВ; 1 — Fе—N2; 2 — Fе—Аг: 3 — Fе—Не; I — Q = 370 см3/ч; 2 – Q=300 см3/ч; 3 —Q = 730 см3/ч; в — газовые характеристики: U=25 кВ; /, 3, 5 — Fе—N2, 2, 4, 6 — Fе—Аг;  /, 2 —/P=0,1 А; 3, 4- /п=0,2 A; 5, 6 -IP =0,4A


ГЛАВА 4

ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОНОВ НА ОСНОВЕ ДУГОВЫХ КОНТРАГИРОВАННЫХ РАЗРЯДОВ

10. НЕКОТОРЫЕ СВОЙСТВА КОНТРАГИРОВАННЫХ РАЗРЯДОВ

Подпись: Рис. 20. Структура контрагированного разряда (а, б) и энергетическое распределение электронов в разряде (в): 1— катод; 2— промежуточный анод; 3— главный анод; 4— двойной слой; 5— плазменный сгусток

Получение с помощью ПИЭЛ стационарных и квазистационарных электронных пучков со значительными токами (I>1 А) связано с необходимостью использования разрядных токов по меньшей мере того же порядка. Обычно такие токи обеспечивают дуговые разряды с холодным или накаленным катодом. Кроме того, дуговые разряды имеют наименьшее напряжение горения, что важно для сильноточных ПИЭЛ, при создании которых существенны вопросы охлаждения разрядных камер и повышения энергетической эффективности. Достоинства дуговых разрядов позволили разработать электронные источники при несамостоятельном дуговом разряде с накаленным катодом и при самостоятельном дуговом разряде с катодным пятном на холодном электроде. Развитие ПИЭЛ обоих типов привело к целесообразности контрагирования разряда, так что в настоящее время обычно применяются источники с контрагированным дуговым разрядом. В обоих случаях причиной контрагирования является стремление повысить плотность плазмы в области токоотбора и тем самым увеличить эффективность извлечения электронов, поскольку, отбор заряженных частиц из однородного положительного столба весьма не эффективен. Кроме этого, контрагирование разряда позволяет уменьшить размер эмиссионного отверстия и в результате создать необходимый перепад давления при малом расходе газа. При использовании дуги с катодным пятном контрагирование разряда позволяет также устранить или значительно уменьшить зависимость параметров плазмы в области извлечения от положения катодного пятна.

Скачать файл