Эмиссия электронов из тлеющих разрядов с осциллирующими электронами, страница 8

Анализ ситуации с извлечением электронов лишь из некоторой части промежутка (через участок с протяженностью d_e<d) в рамках рассматриваемой модели позволил объяснить это различие. При проведении этих расчетов на участке [d_e,d] использовалось уравнение непрерывности в виде (4.2.1), а на участке [0,d_e] в виде (6.2.5). Для сшивки решений использовались условия непрерывности функции n_f(x) и ее первой производной в точке x = d_e. Анализ полученнного условия самостоятельности (оно является очень громоздким и не приводится) показал, что для его выполнения также необходимо обеспечить некоторый уровень давления, меняющийся с изменением магнитного поля, но этот уровень существенно (на несколько порядков) ниже, чем в ситуации, когда извлечение электронов осуществляется через весь торец. Причем, как видно из рис.6.12., на котором показаны зависимости критического давления от магнитного поля для несколькиз значений d_e/d , большая разница достигается не только, когда d_e/d<<1,  но уже при значениях d_e/d ~ 0.5. Это объясняется тем, что концентрация быстрых частиц резко спадает в направлении от катода к аноду, и в прианодную часть разряда они попадают уже в значительной степени реализовав свою способность к ионизации.

Резкое снижение уровня давления, необходимого для обеспечения условия самостоятельности, при извлечении

Рис.6.12. Зависимости критического давления от индукции магнитного поля в режиме электронной эмиссии.

d_e/d: 1 - 1, 2 - 0.75, 3 - 0.5, 4 - 0.4.

электронов только из прианодной области по сравнению со случаем отбора частиц через весь торцевой электрод приводит к тому, что нижняя граница рабочего диапазона давлений для рассматриваемого разряда, вновь будет определяться не условиями ионизации, а условиями движения плазменных электронов, как это было в отсутствии эмиссии. Получить аналитическое решение для концентрации плазмы при наличии электронной эмиссии из  части газоразрядного промежутка не удалось. Результаты численного анализа показывают, что в этом случае обращение концентрации пламы в 0 на аноде происходит при более низких давлениях, т.е. происходит расширение области, в которой возможна реализация сильноточной формы разряда, в сторону низких давлений. Это объясняется убыстрением ухода электронов из разрядного промежутка, так как в этом случае электроны уходят не только поперек магнитного поля на анод, но и вдоль магнитного поля в ускоряющий промежуток [12]. Следует отметить, что несмотря на ограничение области токоотбора, электроны, уходящие в пучок, могут составить значительную часть разрядного тока, и эффективность извлечения может достигать значений близких к 1.

Расширение области реализации разряда создает возможность возникновения ситуации, когда разряд, горевший в высоковольтной форме в отсутствии эмиссии, переходит при подаче ускоряющего напряжения и отборе электронов в сильноточную форму. Это приводит к уменьшению напряжения горения разряда, что наблюдалось в экспериментах (см раздел 6.1). при проведении измерений в области пониженных давлений, когда разряд до включения ускоряющего напряжения горел с небольшим током и повышенным напряжением.

В целом проведенный анализ влияния электронной эмиссии на разряд и результаты проведенных экспериментов позволяют сделать вывод, что здесь возможно возникновение самых различных ситуаций. Возможно увеличение напряжения горения и даже погасание разряда при интенсивном уходе из него быстрых частиц. Избежать этого негативного влияния можно при отборе электронов из прианодной части разряда, где концентрация быстрых частиц мала. В случае если рабочая точка (В,р) и до и после перехода в режим электронной эмиссии находится в пределах области существования рассматриваемой формы разряда, то такой переход не приведет к значительным изменениям в уровне напряжения. И наконец возможна ситуация, когда электронная эмиссия приводит к тому, что в разряде, горевшем в высоковольтной форме с преобладанием отрицательного заряда, вследствие отбора электронов возникнет положительно заряженная структура, т.е он перейдет в сильноточную форму. Такой переход сопровождается уменьшением напряжения горения, т.е. в этом случае отбор электронов не затрудняет, а облегчает поддержание разряда.