Эмиссия электронов из тлеющих разрядов с осциллирующими электронами, страница 2

В параграфе 6.1 представлены результаты экспериментальных исследований электронной эмиссии из плазмы, формирующейся в разряде с осцилляцией электронов в магнитном поле в системе типа обращенный магнетрон. Для объяснения полученных результатов в параграфе 6.2 разработанная ранее модель разряда в магнитном поле обобщена на случай, когда осуществляется электронная эмиссия вдоль магнитного поля. В параграфе 6.3 исследуется влияние электронной эмиссии на структуру отражательного разряда с полым катодом. Этот случай интересен тем, что при низких давлениях и сильных магнитных полях, которые используются в электронном источнике на основе этого разряда, режим переноса электронов поперек магнитного поля является аномальным, осуществляемым за счет раскачки неустойчивости плазмы. В параграфе 6.4 исследуются особенности эмиссионных характеристик электронных источников, возникающие при извлечении электронов через катод газоразрядной системы и обусловленнные наличием протяженной области катодного падения.

6.1 Экспериментальное исследование эмиссии электронов

из разряда в системе типа обращенный магнетрон

В результате проведенных исследований выяснилось, что среди наиболее широко известных систем с осцилляцией электронов, таких как система с полым катодом, Пеннинговская и магнетронные системы, наиболее низкое рабочее давление при некотором заданном токе разряда обеспечивается в системе типа обращенный магнетрон. Это, по-видимому, связано с тем, что в ней соединены достоинства других известных систем. Уход из разряда быстрых ионизирующих электронов затруднен вследствие использования анода малых размеров, как в разряде с полым катодом, так и вследствие влияния магнитного поля, как в системах типа Пеннинговской и прямой магнетрон. Здесь однако надо иметь в виду, что с усилением магнитного поля возможно возникновение трудностей не с поддержанием самостоятельности разряда, а с транспортировкой медленных плазменных электронов к аноду. Результаты экспериментов показали, что устойчивое горение сравнительно низковольтного сильноточного разряда при низких давлениях возможно лишь в довольно узком диапазоне значений индукции магнитного поля порядка нескольких миллитесла при использовании катода диаметром несколько сантиметров. При В меньше некоторого В₀, слабо зависящего от давления и рода газа, горение разряда невозможно вследствие недостаточной ионизации, а при В больше некоторого В₁ происходит резкий рост уровней шумов напряжения горения разряда и разрядного тока. Проведенные оценки показали, что при В > B₁ классический механизм переноса частиц поперек магнитного поля недостаточен для обеспечения транспортировки электронов к аноду, что, по - видимому, и приводит к росту шумов.

Другим существенным преимуществом системы типа обращенный магнетрон по сравнению с разрядом с полым катодом является отсутствие необходимости в использовании специальных систем инициирования разряда. Результаты экспериментов (см. главу 4) показали, что хотя напряжение зажигания и превышает напряжение горения, но это превышение сравнительно невелико, и, как инициирование, так и поддержание разряда вполне может быть реализовано одним источником питания с несколько повышенным напряжением холостого хода.

Отмеченные преимущества делают целесообразным использование системы типа обращенный магнетрон в газоразрядных устройствах низкого давления, но для их успешного использования в качестве плазменных эмиттеров необходимо также провести изучение эмиссионных свойств генерируемой в них плазмы и иследовать влияние на уровень эмиссии величины магнитного поля, размеров катода и анода, а также эмиссионного отверстия (отверстий).