Эмиссия электронов из тлеющих разрядов с осциллирующими электронами, страница 12

Подтверждением приведенной интерпретации начального участка  эмиссионной характеристики являются наблюдавшиеся  особенности  фокусировки ускоренного пучка в области максимума  зависимости I(I_d). При постоянном токе электромагнитной линзы, осуществляющей фокусировку электронного пучка, диаметр светящегося пятна на коллекторе

Рис.6.20. Зависимости I_d.min – минимально возможного  значения разрядного тока, при котором горит устойчивый разряд с полым катодом,и I_ст – стартового тока пучка, извлекаемого при I_d = I_d.min от ускоряющегося напряжения U_ac.

электронов составляет 7-8 мм, но в центре пятна имеется яркая точка с  диаметром ~ 1 мм. При переходе в  режим устойчивого горения разряда  с полым катодом остается  только эта точка, Таким образом, стабильно извлечение и фокусировка непрерывного пучка возможны лишь в этом режиме. На рис.6.20 приведены зависимости I_d.min – минимально возможного  значения разрядного тока, при котором горит устойчивый разряд с полым катодом,и I_ст – стартового тока пучка, извлекаемого при I_d = I_d.min от ускоряющегося напряжения U_ac. Небольшой рост I_d.min связан с отбором электронов и соответствующим затруднением условий горения разряда. I_st растет более круто, так как кроме роста I_d.min   этому  способствует снижение потенциального барьера за счет проникания поля  ускоряющего электрода в эмиссионный канал.

Выводы

В настоящей главе проведен анализ эмиссионных  свойств  плазмы, формирующейся в разрядах с магнитным полем, и влияния эмиссии на устойчивость и  структуру обращенно магнетронного разряда и отражательного разряда с полым катодом.

Показано, что различие в пространственном распределении быстрых и медленных частиц в разрядах с магнитным полем приводит к неоднозначному влиянию эмиссии на условия горения разряда. Поддержание разряда существенно затрудняется, что проявляется в повышении напряжения горения и даже в погасании разряда, при отборе электронов из прикатодной части разряда, где велика концентрация быстрых частиц. В то же время при отборе электронов из прианодной части, где доля быстрых частиц мала, это негативное влияние практически отсутствует и даже наоборот, возможно понижение разрядного напряжения, если разряд до перехода в режим электронной эмиссии горел в высоковольтной форме, что связано с появлением дополнительного канала для ухода из разряда медленных электронов. Несмотря на то, что токоотбор осуществляется только из прианодной части разряда, вполне возможно достижение высокой эффективности извлечения, близкой к 1.

При извлечении электронов из отражательного разряда с полым катодом происходит повышение потенциала плазмы и уменьшение ее концентрации, а при достижении током эмиссии некоторой критической величины происходит подавление существующей в этом разряде вращательной неустойчивости плазмы. Показано, что рабочий диапазон давлений этого разряда может быть существенно расширен в сторону низких давлений при увеличении диаметра полости.

Получено выражение для эмиссионной характеристики плазменного источника электронов с катодным эмиттерным электродом, качественно описывающее ход экспериментальных  характеристик. Показано, что образование локального максимума на эмиссионной характеристике связано с наличием релаксационных колебаний, представляющих собой переход от Пеннинговского разряда к разряду с полым катодом и обратно.

Полученные результаты делают возможным эффективное использование газоразрядных систем на основе обращенно магнетронного разряда и отражательного разряда с полым катодом в электронных источниках для различных процессов электронно-лучевой технологии и для генерации СВЧ излучения.