Эмиссия электронов из тлеющих разрядов с осциллирующими электронами, страница 5

Во втором варианте эмиттера длина и диаметр анода газоразрядной системы составляли 100 и 3 мм, соответсвенно, а длина и диаметр катода были одинаковы и равнялись 150 мм. Использовалась не пирсовская, а плоско-параллельная ускоряющая система. Диаметр отверстия как в эмиттерном, так и в ускоряющем  электроде, составлял 28 мм. Длина ускоряющего промежутка, как и в первом варианте, составляла 12 мм. При давлении ~ 0.05 Па в этом источнике был получен слаборасходящийся электронный пучок диаметром около З см с током 5 А и энергией частиц 20 КэВ. Однако  следует отметить, что при использовании одного эмиссионного отверстия с большим диаметром диапазон давлений, в котором источник устойчиво работает, является довольно узким. С уменьшением давления затрудняется горение разряда, а при его увеличении возрастает вероятность пробоев ускоряющего промекутка. Существенного расширения рабочего диапазона удалось достичь при использовании эмиттерного электрода с несколькими эмиссионными отверстиями меньшего диаметра (19 отверстий диаметром 8 мм), хотя в этом случае эффективность извлечения несколько снижалась, что связано с негативным влиянием прикатодного слоя, протяженность которого в данной ситуации была сравнима с размерами эмиссионных отверстий.

Поскольку проведение прямых измерений напряжения горения разряда в находящейся под высоким потенциалом газоразрядной системе  является затруднительным, то с помощью пояса Роговского были проведены измерения тока в анодной цепи разряда при заданном значении мощности, вкладываемой в разряд от импульсного источника питания (см. рис.6.7).Как видно из рисунка при поддержании достаточно высокого давления, при котором горение разряда происходит в сильноточной форме, подача ускоряющего напряжения и осуществление отбора электронов не приводила к изменению тока, и, соответственно, напряжение горения также практически не менялось. Это связано с тем, что ВАХ разряда близка к горизонтальной, и увеличение полного тока разряда не приводит к существенному изменению напряжения горения.
                 

Рис.6.7. Изменение тока в анодной цепи разряда при подаче ускоряющего напряжения.

Рис.6.8. Вольт - амперные характеристики плазменного электронного эмиттера. р(Па): 1 - 0.03; 2 - 0.06; 3 - 0.09.

Исключением является кривая 3, снятая при наиболее низком давлении. В этом случае подача ускоряющего напряжения и отбор электронов привели к росту анодного тока, что свидетельствует об уменьшении напряжения горения.

Вольт-амперные характеристики этого источника, но снятые не при заданном токе разряда, а при заданном значении мощности Р=I_аU_d=3.6 кВт, вводимой в разряд блоком питания, приведены на рис.6.8 для разных давлений. С увеличением давления ток пучка возрастает, что объясняется уменьшением напряжения горения разряда и соответствующим увеличением разрядного тока и уменьшением протяженности прикатодного ионного слоя.

Существенного увеличения эффективности извлечения до значений ~ 0.9 удалось достичь при использовании электронно-оптической системы, состоящей из 37 отверстий диаметром 8 мм. На рис.6.9 представлены зависимости тока пучка и тока анода от индукции магнитного поля при ускоряющем напряжении 20 кВ для нескольких значений давления в пространстве дрейфа пучка. Следует отметить, что при проведении этих экспериментов напуск газа осуществлялся в газоразрядную систему источника, и, соответственно, давление в ней было выше указанных в подписи к рисунку значений. С уменьшением В эффективность извлечения возрастала в полтора раза от 0.6 до 0.9, что связано с увеличением в слабых магнитных полях концентрации плазмы вблизи анода (см.главу 4), но при этом благодаря использованию схемы с общим катодом ток пучка увеличивался в пять раз и достигал значений 20 А.

Рис.6.9 Зависимости тока пучка · и тока анода * от индукции магнитного поля.  - - -   - p=3.5×10^-4Тор,              - p=2.8×10^-4Тор