Эмиссия электронов из тлеющих разрядов с осциллирующими электронами, страница 6

Рис.6.10. Распределение плотности тока в электронном пучке

Наличие сильной зависимости тока пучка от магнитной индукции дает дополнительную возможность управления током пучка, наряду с изменением разрядного тока и давления. Как видно из приведенного рисунка 6.9. с увеличением давления и при прочих равных условиях ток пучка также несколько возрастал.

Была предпринята попытка получения при использовании данной газоразрядной системы пучка большого сечения. При этом по всей поверхности торцевого эмиттерного электрода было выполнено 127 отверстий диаметром 6 мм. Суммарная площадь отверстий была практически равна площади отверстий в предыдущем случае, когда отверстия выполнялись в приосевой области, но изменение месторасположения отверстий привело к резкому ухудшению условий горения разряда, что, по - видимому, связано с существенным увеличением потерь быстрых ионизующих частиц. В результате для поддержания устойчивости разряда пришлось значительно увеличить напуск газа в систему и электрическая прочность ускоряющего промежутка существенно ухудшилась. Тем не менее удалось, как и в предыдущем случае, достичь значений тока пучка около 20 А с неплохим распределением плотности тока по сечению пучка (см. рис.6.10).

Отметим также, что увеличение в несколько раз размеров катода во втором варианте эмиттера привело примерно к обратно пропорциональному изменению величин критического давления и индукции магнитного поля, что согласуется с разработанной в главе 4 моделью разряда в магнитном поле.

6.2. Влияние электронной эмиссии

на характеристики разряда в магнитном поле

Обсудим особенности электронной эмиссии из разряда в магнитном поле несколько модифицировав уравнения модели разряда, описанной в разделе 4.2.

Пусть газоразрядный промежуток  ограничен в направлении вдоль магнитного поля и имеет в этом направлении длину L. На торцевые электроды подан катодный потенциал, препятствующий уходу электронов, но один из этих электродов имеет форму сетки с прозрачностью aи через него при приложении ускоряющего напряжения между сеткой и некоторым ускоряющим электродом осуществляется электронная эмиссия из разрядной плазмы. Не вдаваясь пока в усложняющие детали, связанные с особенностями эмиссии в присутствии приэлектродных слоев, будем считать, что через участок сетки с единичной пощадью за время dt эмиттируется  частиц и, соответственно, на столько же уменьшается число частиц nL  в воображаемом столбике, опирающемся на этот участок

                                                             (6.2.1)

Отсюда для изменения концентрации в результате эмиссии получаем

,                                                                (6.2.2)

где введено характерное время  потерь частиц в результате эмиссии

.                                                                            (6.2.3)

Для плазменных электронов , для быстрых частиц, скорость которых изменяется в пределах от  практически  до нуля, среднюю скорость можно положить равной и тогда для характерного времени эмиссионных потерь быстрых частиц t_ef  получаем следующее выражение

t_ef = .                                                                    (6.2.4)

При наличии эмиссии уравнение непрерывности для быстрых частиц примет следующий вид

,                                                (6.2.5)

где введено характерное время полных потерь быстрых частиц

.                                                                    (6.2.6)

Уравнение движения быстрых частиц не изменится, и в результате его совместного решения с уравнением непрерывности можно получить для концентрации быстрых частиц следующее выражение

          n_f =,                                                            (6.2.7)