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 34

Пробои в ПИЭЛ обусловлены переходом высоковольтного тлеющего разряда в низковольтную дугу с большим током. Дугообразование вызывается загрязнением катода парами .рабочей жидкости насосов, диэлектрическими включениями в материал катода и образованием микронеровностей в результате катодного распыления. Дуги возникают там, где имеются диэлектрические включения, которые подвергаются действию плазмы. Загрязнение поверхности катодов происходит в результате поверхностной миграции органических веществ. Скорость миграции значительно увеличивается при слабой ионной бомбардировке. Это вызывает наблюдавшееся в ряде работ преимущественное возникновение дуг на периферийных частях катодов, где интенсивность катодного распыления недостаточна для очистки катодов. Использование катодов, нагретых до 200—300° С, уменьшает вероятность перехода тлеющего разряда в дугу. Дугообразованию препятствует также включение последовательно с ПИЭЛ ограничительного сопротивления.

17. ЭЛЕКТРОННЫЕ ИСТОЧНИКИ НА ОСНОВЕ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО РАЗРЯДА С ПОЛЫМ КАТОДОМ

Высоковольтный тлеющий разряд с полым катодом также используется в ПИЭЛ. Схема установки с таким источником показана на рис. 49. ПИЭЛ этого типа отличаются между собой в основном конструкцией и размерами полого катода. Конструкции катодов показаны на рис. 49, а параметры пучков, обеспечиваемых ими, приведены в табл. 6.

Для фокусировки пучка участок сетчатой поверхности вблизи выходного отверстия делают вогнутым. Кроме того, может использоваться электростатическая линза, образуемая между полостью и специальным кольцом (см. рис. 49). Дальнейшего улучшения фокусировки и стабилизации электронно-оптических свойств ПИЭЛ можно достигнуть при использовании вместо выходного отверстия дополнительной вогнутой сетки с большей проницаемостью, чем остальная часть полости. Действие вогнутой поверхности в этом случае подобно действию вогнутого катода в источниках с анодной плазмой (см. рис. 40).

Форма катодов	Диапазон давления газа, мм рт. ст.	Мощность пучка, Вт	Характеристика пучка	Примечание
Простая сфера	(5—300)∙10-3	75	Пучок с переменным фокусным расстоянием	Сильная чувствительность к давлению и напряжению
Сфера с кольцом	(20—50)∙10-3	2000	Фокусировка изменением потенциала кольца	Меньшая чувствительность к давлению и напряжению
Сфера с вогнутым участком	(2—50)∙10-3	2000	Фокусировка изменением давления	Сильная чувствительность к давлению и напряжению
Сфера с вогнутым участком и кольцом	(2—50)∙10-3	5000	Регулируемое фокусное расстояние обычно малое	Сравнительно малая чувствительность к малым изменениям давления и напряжения

                                                                                                                                                                                    Таблица 6

Мощность ПИЭЛ ограничивается нагревом и распылением сетчатой полости. Для более равномерного распределения ионного потока по поверхности катода вблизи катодной апертуры может использоваться электростатическая рассеивающая линза.

В ПИЭЛ с полым катодом пучок образуется из электронов, эмиттированных плазмой вблизи катодного отверстия. Положение и форма эмиттирующей плазменной поверхности определяются геометрией отверстия, плотностью плазмы и катодной полости, толщиной прикатодного слоя внутри полости, а также приложенным напряжением и в некоторой степени не зависят от размеров полого катода и поверхности, подвергающейся ионной бомбардировке. Это выгодно отличает ПИЭЛ такого типа от источников с полым анодом, в которых рост плотности тока связан с увеличением интенсивности ионной бомбардировки, а следовательно, и эрозии катода, что оказывает влияние на электронно-оптические свойства ПИЭЛ.