Расход рабочего вещества. Плазма в ПИЭЛ образуется в результате ионизации рабочего вещества, которым в источниках различных типов служит напускаемый в ПИЭЛ газ, испаряющийся материал электродов, а также специально вносимое легко испаряющееся или ионизующееся вещество (оргстекло, цезий). Некоторая часть рабочего вещества остается в плазменной камере в результате внедрения ионов в электроды, адсорбции атомов на пленках напыленного материала электродов и конденсации паров на стенках. Однако большая часть в виде потока нейтральных атомов (нейтралов) проникает в ускоряющий промежуток и удаляется с помощью откачных средств.
Расход рабочего вещества определяется необходимым давлением в плазменной камере. В газоразрядных ПИЭЛ, работающих при постоянном напуске газа, его расход составляет Q=(1 – 100) см3/ч. Газовая экономичность, выражаемая по аналогии с ионными источниками как Г=I/Q, определяет удельный расход газа и в совокупности с параметрами α и H позволяет достаточно полно характеризовать используемые в ПИЭЛ способы получения электронных пучков с помощью плазмы.
ГЛАВА 2
ЭМИССИЯ ЭЛЕКТРОНОВ ИЗ ПЛАЗМЫ И ПРОХОЖДЕНИЕ ТОКА В ДИОДАХ С ПЛАЗМЕННЫМ КАТОДОМ
Отбор электронов в большинстве ПИЭЛ как газоразрядных (см. рис. 1, а – г), так и других типов (см. рис. 1, е)производится с границы плазмы в ускоряющий промежуток. Между плазмой и извлекающим электродом образуется слой отрицательного пространственного заряда, на котором падает ускоряющее напряжение. Проникновением ускоряющего поля в плазму при отборе электронов, когда Tе>Ti, обычно пренебрегают. Действительно, распределение концентрации ионов в тормозящем поле ускоряющего промежутка можно представить в виде
(7)
При распределении в промежутке электрического поля в соответствии с законом «степени 3/2»
Uz = U (z/d)4/3 (8)
где d – протяженность слоя заряда. Из (7) и (8) следует, что уменьшение концентрации ионов в e раз происходит на расстоянии
z=d(kTi/eU)3/4(9)
при Ti≈103К, U=104В, d=10-2 м, z=2·10-5 м.
Положение эмиттирующей плазменной поверхности и ее устойчивость зависят от ускоряющего напряжения, плотности плазмы и температуры ее компонентов. Эмиссия электронов из плазмы в ускоряющий промежуток через плазменную границу происходит в результате теплового движения электронов в плазме. Этим электронная эмиссия из плазмы в значительной степени подобна термоэлектронной эмиссии из твердых тел. В обоих случаях плотность эмиссионного тока
(10)
где 
–
составляющая тепловой скорости электронов в направлении эмиссионного потока; f()–функция
распределения электронов по скоростям в эмиттере; W –
потенциальная энергия электрона.
В термоэлектронной эмиссии из металла участвуют электроны, скорости которых подчиняются распределению Ферми
(11)
где Т – температура металла; 
;
Wf = Wf0[1-(π/12)(kT / Wf0)2] – энергия Ферми; Wf0 = (h2/2m)(3ne/8
π)2/3 – энергия Ферми при T=0 К; nе – концентрация
электронов проводимости, ne ≈1023 м-3.
Подставляя (11) в (10) и интегрируя с учетом того, что потенциальная энергия электронов в металле определяется высотой поверхностного потенциального барьера Wa, получаем известную формулу Ричардсона – Дэшмана
j=At2exp(-φ/kT) (12)
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.