Анализируя результаты этого сравнения, следует отметить, что LaB6 способен обеспечивать большую плотность эмиссионного тока и имеет более воспроизводимый режим работы, однако сложен в обработке и подвержен растрескиванию под действием термических напряжений. Если его применять в простых постоянных формах, он может быть превосходным материалом для катодов. Катод из молибдена, покрытого оксидом лантана, обладает плотностью тока эмиссии, вдвое меньшей, чем LaB6, и требует специальных условий приготовления и тренировки, чтобы достичь такой производительности. Тем не менее он может использоваться для изготовления катодов такой конфигурации, которая не может быть достигнута в случае LaB6. Каждый из упомянутых материалов может быть использован как материал для изготовления катодов ионных источников.
7.11. Жидкие катоды из ртути
Как известно [50], ртутный бассейн — прекрасный катод для ртутного разряда. Эмитирующее яркое пятно размером — 2,5*1014 см2/А [234] находится в непрерывном движении по поверхности ртути со скоростью ~ 10 м/с. Движение происходит под действием сил, обусловленных бомбардирующими ионами и отдачей потока пара с поверхности пятна. Этому движению пятна можно воспрепятствовать, помещая на поверхности ртути кусок вольфрама или молибдена.
Авторами работы [155] был создан катод для источников ионов Hg+ с принудительной подачей ртути через малое отверстие в молибденовой поверхности (рис. 7.18). Из-за нагрева катода ионной бомбардировкой ртуть сильно испаряется, поэтому для катода требуется охлаждение.
7.12. Полые катоды
Полые катоды облегчают горение разрядов с холодным катодом, например разрядов в неоновых трубках. В этом случае катод представляет собой просто полую трубку, закрытую с одного края и открытую со стороны, обращенной к плазме. Преимущество такого катода заключается в том, что электроны движутся вокруг внутренней поверхности трубки, одновременно с этим то удаляясь, то приближаясь к ней, увеличивая плотность плазмы, которая здесь больше, чем в любой точке плазмы разряда. Вследствие этого большее количество ионов бомбардирует поверхность катода, вызывая вторичную эмиссию электронов, необходимых для поддержания разряда.
Рис. 7.18. Катод Кинга с принудительной подачей ртути [37].
Замкнутая конфигурация полого катода создает преимущества для термоэмиттеров.
Приведем несколько примеров конструкций полых катодов (рис. 7.19). Полый катод Лидски [192] (р,ис. 7.19, а)—это обычная трубка из тантала или вольфрама с внутренним диаметром 3—12,7 мм, через которую вводится рабочий газ. Вначале разряд зажигается как высокочастотный с помощью введения ВЧ-мощности; при этом трубка нагревается бомбардирующими ее ионами. Теперь ВЧ-мощность к плазме можно не подводить: разряд становится самоподдерживающимся. В продольном магнитном поле величиной порядка 1 кГс тонкостенная танталовая трубка диаметром 3 мм стабильно работает при токе 3—270 А и напряжении разряда 30—80 В. Вызывает интерес то, что при работе в оптимальных условиях наиболее нагретый участок этих катодов, длина которого1 равна нескольким диаметрам трубки, отстоит от конца трубки на расстоянии в несколько диаметров.
Это явление — максимальный разогрев отстоящего от края катода участка — наблюдалось в различных типах полых катодов. Подробный обзор полых катодов этой конструкции сделан в работе [69].
Разновидностью катода Лидски для создания протяженного разряда [162] являются плоские трубки. При зажигании разряда вместо подвода ВЧ-мощности для нагрева катода до эмиссионной температуры использовался вспомогательный пеннинговский разряд.
Рис. 7.19. Примеры полых катодов: а —катод Лидски; б —катод с цезие-вым плазменным мостом; в — катод для создания плазмы в источнике Cs+; г — холловский катод; д — полый катод Форрестера—Гёбеля—Кроу
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.