v'(0)=exp[61,31−23699/T] (9.20)
Зависимость диффузионной длины от температуры приведена на рис. 9.8.
Рис. 9.7. Зависимость коэффициента поверхностной диффузии цезия на вольфраме от температуры при низкой концентрации.
9.7. Пористые вольфрамовые ионизаторы
Из приведенного выше простого анализа кажется ясным, что эффективный пористый вольфрамовый ионизатор должен иметь размеры отверстий и расстояния между отверстиями порядка или меньше диффузионной длины δ. Если диаметр отверстия велик по сравнению .с δ и на краю отверстия θ ≈ 0,01 (величина, при которой имеет место максимальная ионная эмиссия), то апертура отверстия, обращенная к ускоряющему электроду, будет представлять большой телесный угол для более глубоко расположенных частей канала, для которых θ » 0,01. В этом случае можно ожидать большого выхода нейтралов. Если же отверстие мало по сравнению с δ, а расстояние между отверстиями велико, можно добиться удовлетворительного функционирования источника, используя эмиссию ионов из отверстия и из небольшой области вокруг него. Однако энергетическая эффективность такого ионизатора будет несколько снижена из-за существования области с нейтральной эмиссией.
Используемый для этих целей пористый материал обычно изготавливался путем прессования и спекания мелкого вольфрамового порошка. В результате детальных расчетов (см. работы [287, 211]) было обнаружено, что следует ограничиться порами цилиндрической формы. Автором работы [91] было найдено решение для внутренней области поры, где транспортировка цезия осуществляется как потоком пара, так и поверхностной диффузией. Было обнаружено, что система может находиться в различных состояниях и между состояниями существуют критические переходы. Слабые изменения температуры ионизатора или давления цезиевых паров приводят к скачкообразному переходу системы из состояния с эмиссией из пор в состояние с эмиссией с фронтальной поверхности или же в состояние с отсутствием эмиссии.
Это явление наблюдалось при помощи ионно-эмиссионного микроскопа на ионизаторе, изготовленном путем спекания вольфрамовой проволоки ,( Ø 12 мкм). На рис. 9.9 представлен микрофотоснимок, на котором зафиксирован случай, когда имеют место все три состояния.
Более полные расчеты были выполнены в работе [23]. В дополнение к эффектам распространения цезия в виде пара и путем поверхностной диффузии принимают во внимание эффект от электрических полей в капилляре, возникающих вследствие изменения контактного потенциала. Хотя наличие этих полей и приводит к возрастанию плотности ионного тока из пор, тем не менее было показано, что результаты расчетов, выполненных в работе Форрестера [91], в основном оказались точными. Сделанное в этой работе важное заключение состоит в том, что наибольшая средняя плотность тока получается в случае, когда эмиссия идет в основном из пор, а не с передней поверхности ионизатора.
Упоминавшийся выше и использовавшийся при получении микрофотоснимка, показанного на рис. 9.9, проволочный ионизатор был изготовлен следующим образом. Внутрь маленькой трубки набивалась тонкая вольфрамовая проволока.
Рис. 9.9. Микрофотоснимок процесса эмиссии с поверхности проволочного вольфрамового ионизатора в момент нахождения системы сразу в трех состояниях. В верхней правой части рисунка ионная эмиссия происходит в основном из пор, а передняя поверхность имеет столь низкое цезиевое покрытие, что не может создать сколь-нибудь заметный ионный ток. В нижней правой части рисунка ионная эмиссия идет с фронтальной поверхности, а из пор происходит только эмиссия нейтралов. Верхняя левая часть представляет собой область с очень высокой степенью цезиевого покрытия, и из этой области возможна только эмиссия нейтралов. Светлая полоса между этой областью и областью с обедненным цезиевым покрытием является результатом диффузии из одной области в другую.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.