Разряд с осцилляцией электронов в магнитном поле и его инициирование, страница 15

С увеличением давления возрастает вероятность столкновений, что приводит к росту g*. В результате негативное влияние процесса возврата электронов на катод ослабевает и рост числа ионов в лавине начинает превалировать над уменьшением g* не только в слабых но и в сильных магнитных полях и зависимости U_br(B) становятся монотонно падающими во всем исследованном диапазоне магнитных полей.

Выводы

Для реализации сильноточной формы тлеющего разряда с осцилляцией электронов в магнитном поле необходимо, чтобы индукция магнитного поля была не ниже некоторой критической величины В₀, обратно пропорциональной размеру газоразрядного промежутка, так как в противном случае быстрые электроны уходят на анод, не успев произвести достаточное для выполнения условия самостоятельности количество ионизаций. Оценки В₀  по полученному выражению (4.3.18) согласуются с результатами экспериментов по порядку величины. Кроме того для существования характерной для сильноточной формы разряда структуры, состоящей из прикатодного ионного слоя и плазмы, необходимо поддержание давления в разряде на уровне, при котором скорость дрейфа  плазменных электронов  поперек магнитного поля была бы сравнима или превышала скорость движения ионов. Минимальное рабочее давление, определяемое соотношением (4.3.35), достигается при В=В₀. Результаты оценок по этому соотношению также согласуются с результатами экспериментов. При увеличении магитной индукции минимальное давление возрастает примерно пропорционально квадрату В в условиях "классической" диффузии. При "аномальной" диффузии скорость переноса электронов возрастает и давление может быть существенно понижено.

В найденной области давлений и магнитных полей поддержание самостоятельного разряда возможно при двух различных уровнях напряжения, однако устойчивыми и реализуемыми в эксперименте являются состояния, соответствующие нижней ветви зависимости напряжения горения от индукции магнитного поля. Вид этой ветви качественно согласуется с экспериментальными зависимостями. 

Поскольку одним из основных приложений рассматриваемого разряда является его использование в источниках заряженных частиц, то следует обратить внимание,  что как критическое магнитное поле, так и критическое давление обратно пропорциональны размеру газоразрядного промежутка. Это означает, что при переходе к газоразрядным камерам больших размеров с целью получения пучков большего диаметра рабочий дипазон источника будет расширяться в сторону более слабых магнитных полей и низких рабочих давлений, что облегчает поддержание разряда. 

В результате проведенных экспериментальных исследований процесса инициирования разряда обнаружено, что в газовых условиях, при которых возможно горение сильноточной формы тлеющего разряда с осцилляцией электров в магнитном поле, напряжение зажигания может существенно (в 2-3 раза) превышать напряжение горения разряда, причем это превышение увеличивается вблизи нижней границы рабочего диапазона магнитных полей. Поскольку функционирование газоразрядных систем источников заряженных частиц, как правило, происходит вблизи этой границы, то для обеспечения надежного инициирования, что особенно важно в импульсно - периодическом режиме работы, необходима подача повышенного напряжение от системы электропитания.

Экспериментально обнаружен и с помощью проведенных расчетов объяснен эффект немонотонной зависимости напряжения зажигания разряда от индукции магнитного поля. Появление немотонности связано с конкуренцией двух факторов: с одной стороны с усилением магнитного поля возрастает число ионов, генерируемых в электронной лавине, что облегчает зажигание, а с другой стороны возрастает вероятность возврата электрона, возникшего в результате ион - электронной эмиссии, обратно на катод, что затрудняет инициирование разряда.