С повышением давления газа растет сечение взаимодействия входящих в плазму быстрых ионов с нейтралами, что приводит к увеличению плотности ионного заряда в плазме и, как следствие, к увеличению коэффициента ионно-электронной эмиссии плазмы γp и параметра Г. При р ≈ 1,85·10-3 мм рт ст. Г=1.Дальнейший рост давления приводит к необходимости увеличения ускоряющего напряжения, для того чтобы плазменная граница возвратилась в прежнее положение. Это свидетельствует о сокращении промежутка с плазменным катодом при повышении давления (Г>1). Таким образом, эмигрирующая плазменная поверхность с увеличением давления может перемещаться в двух направлениях в зависимости от условий формирования плазмы и прохождения тока в диоде с плазменным катодом при постоянном напряжении.
ГЛАВА 3
ЭЛЕКТРОННЫЕ ИСТОЧНИКИ НА ОСНОВЕ РАЗРЯДОВ С ХОЛОДНЫМ КАТОДОМ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ
В ПИЭЛ стационарная плазма чаще всего создается с помощью газовых разрядов. Свойства разряда влияют на все параметры ПИЭЛ, рассмотренные в гл. 1. Разряд, применяемый для получения эмиттирующей плазмы (см. рис. 1, а – в), должен удовлетворять нередко противоречивым требованиям, выполнение которых вызывает значительные трудности. Поэтому в каждом конкретном случае для разработки и применения ПИЭЛ требуется рациональный выбор его типа и вида разряда.
Преимущества ПИЭЛ перед электронными пушками с термокатодом в полной мере проявляются лишь при использовании разрядов с холодным катодом. Условия для зажигания таких разрядов при низких давлениях и высокую степень ионизации газа можно обеспечить с помощью электродов нужной конфигурации, а также рациональным сочетанием электрического и магнитного полей. Из газоразрядных систем с холодным катодом в разборных установках часто применяют устройства на основе разрядов в скрещенных электрическом и магнитном полях (пеннинговского, магнетронного, типа гомополяр). Особенно широко применяется отражательный или пеннинговский разряд, который зажигается при низких давлениях вплоть до высокого вакуума и устойчиво горит в широком диапазоне изменения тока и давления. Ниже описываются свойства отражательного разряда, существенные для его использования в ПИЭЛ, и электронные источники с таким разрядом.
Отражательный разряд реализуется в пеннинговской электродной системе, которая обычно образуется двумя плоскими катодами и расположенным между ними анодом в виде кольца, полого цилиндра, прямоугольной рамки и т. д. При этом система находится в аксиально-симметричном магнитном поле.
В зависимости от совокупности параметров, главную роль среди которых играют давление газа и напряженность магнитного поля, различают несколько типов отражательного разряда.
Высоковольтный разряд низкого давления существует при р ≤ 10-4 мм рт. ст., когда средняя длина свободного пробега электронов много больше размеров электродной системы. Напряжение горения разряда при этом обычно составляет Uр > 103В, а плотность катодного тока j ≤ 5 10-3 А/см2.
Магнитное поле не позволяет электронам в пеннинговской системе сразу попасть на анод, и они совершают продольные колебания между катодами, одновременно участвуя в циклотронном вращении и азимутальном дрейфе в скрещенных полях. Радиальное положение центра циклотронной орбиты электронов изменяется лишь в результате их столкновений с атомами.
Различают два основных режима разряда низкого давления, один из которых существует при слабых магнитных полях, а другой – при сильных. В первом режиме зависимость разрядного тока от магнитного поля линейна, в разряде отсутствуют ВЧ-колебания, распределение отрицательного пространственного разряда в анодном цилиндре близко к равномерному. Во втором режиме ток относительно слабо зависит от магнитного поля. В разряде наблюдаются интенсивные ВЧ-колебания, вблизи анода образуется слой отрицательного пространственного заряда.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.