Общие свойства плазменных источников электронов. Эмиссия электронов из плазмы и прохождение тока в диодах с плазменным катодом. Электронные источники на основе разрядов с холодным катодом в магнитном поле, страница 36

На основе экранированного полого катода разработан ПИЭЛ с напряжением горения разряда до 170 кВ. Его конструкция дана на рис. 53. В качестве изолятора используется секционированная колонка из восьми стеклянных колец диаметром 200 и высотой 38 мм. Для выравнивания поля служит активный делитель напряжения, сопротивления которого подключаются между секциями изолятора. Внутренние высоковольтные промежутки не превышают 13 мм, .что исключает длинные пути заряженных частиц и препятствует зажиганию в этих промежутках разряда. Рабочее давление аргона составляет (2—5)∙10^-3 мм рт. ст. Последовательно с источником подключается сопротивление 5∙10⁵ Ом. В табл. 7

приведена зависимость тока разряда и тока пучка от напряжения.

ПИЭЛ с полым катодом могут работать на различных газах, однако от вида газа зависит рабочий диапазон давлений и характеристики источника. В инертных газах диапазон более узкий, чем в воздухе. ПИЭЛ с сетчатым цилиндрическим катодом не мог удовлетворительно работать на аргоне и обеспечивал требуемый пучок только на гелии. В аргоне происходит значительный нагрев стенок камеры. Это, возможно, объясняется тем, что при использовании более тяжелого газа толщина прикатодного слоя внутри полости становится соизмеримой с размерами ячеек, что вызывает значительную утечку электронов из полости через ячейки.

Для устойчивого горения высоковольтного разряда с полым катодом необходима стабилизация давления и использование значительных ограничительных сопротивлений. Чистота катода не влияет на характеристики разряда при длительном его горении вследствие самоочистки катода в разряде.

Напряжение, кВ	Общий ток, мА	Ток луча, мА
110	21	14
150	38	24
155	36	24
169	12	5

                                                        Таблица 7

ГЛАВА 6

ЭЛЕКТРОННЫЕ ИСТОЧНИКИ НА ОСНОВЕ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ПЛАЗМЕННЫХ ОБРАЗОВАНИЙ

Стационарный отбор электронов из плазмы происходит с неподвижной плазменной поверхности с напряженностью поля, равной нулю. При этом эмиссионная способность плазмы равна пропускной способности промежутка. Ток, протекающий в промежутке, является током насыщения, но связан с извлекающим напряжением законом «степени 3/2».

В этих условиях при повышении плотности плазмы {см. гл. 2) ток эмиссии превысит ток, ограниченный пространственным зарядом. В результате вблизи поверхности плазмы образуется область минимума потенциала, а непосредственно у плазменной поверхности поле окажется ускоряющим для ионов. Это вызовет перемещение плазменной поверхности к извлекающему электроду, возрастание первеанса промежутка и пропускаемого им тока.

Если плотность плазмы

,                                                  (44)

стационарное извлечение электронов затруднено. Однако большие электронные токи (до 10⁶ А) можно отбирать из плазмы в вакууме за время движения плазмы в ускоряющем промежутке.

Плотную плазму можно создать в ПИЭЛ с помощью искрового разряда, в результате взрыва электрического проводника при протекании в нем достаточно большого тока, в частности при взрывном разрушении эмиттера собственным током автоэлектронной эмиссии, при разряде по поверхности диэлектрика и при облучении мишени лучом оптического квантового генератора (ОКГ). Эти ПИЭЛ имеют много общих черт, и их можно объединить в одну группу. Исторически сначала использовался в ПИЭЛ первый способ создания плазмы. В настоящее же время наиболее изучены и получили широкое применение электронные источники с плазмой, возникающей в высоковольтном промежутке при электрическом взрыве катодных микроострий. Поэтому рассмотрим более подробно такие ПИЭЛ и остановимся на особенностях источников, использующих другие способы создания нестационарной плазмы.