Основные виды газовых разрядов применяемых в источниках и генераторах плазмы, их особенности, страница 8

При постепенном понижении температуры катода (т.е. уменьшении тока эмиссии) точка С на ВАХ приближается к точке В, а затем перемещается по характеристике вверх занимая положение F₂, F₁ и т.д. ВАХ при этом преобразуется, принимая форму ОРF₂T₂ или ОРF₁T₁ и т.д.

2.6-7.2.3. Влияние различных факторов на вид вольтамперной характеристики разряда.

Необходимо также отметить особенности общие для обоих рассмотренных выше типов разрядов.

Прежде всего, с ростом длины разрядного промежутка растет рабочее напряжение на разряде. При этом ВАХ может даже и не менять свою форму. Примером этого могут служить ВАХ разряда в гелий - неоновой смеси (общее давление ~ 40 торр в газоразрядном ОКГ), где используется высоковольтный тлеющий разряд с током эмиссии катода (см. рисунок 2.6-7.6.). Характерно, что рабочее напряжение составляет многие сотни вольт, и характеристика, не меняя особо свой вид, сдвигается в область высоких напряжений с рос-

том длины разрядного промежутка. Приблизительно так же ведет себя и самостоятельная низковольтная дуга высокого давления (см. рисунок 2.6-7.7.).

Для самостоятельной дуги высокого давления характерным является также сдвижка ВАХ в сторону более высоких значений напряжения при росте давления (см. рисунок 2.6-7.8.). Таким же образом реагирует ВАХ на движение рабочего тело в разрядном промежутке, т.е. ВАХ перемещается в область более высоких значений рабочего напряжения и тем сильнее, чем выше скорость движения рабочего тела либо движения места локализации разряда в неподвижном рабочем теле (см. рисунок 2.6-7.9.). Движение рабочего тела в разрядном промежутке на практике реализуется в генераторах и ускорителях плазмы, а так же в ЭРД. Движение дуги относительно неподвижного рабочего тела реализуется в некоторых дуговых источниках ионно-плазменной технологии. В любом случае, когда в разряд вовлекается рабочее тело, из неионизованных частиц требуется энергия для его ионизации, а эта энергия, естественно, может быть взята от электрического поля. При этом, либо меняется форма разряда в связи с перераспределением напряженности электрического поля в нем, либо (чаще всего) растет рабочее напряжение на разряде. Сдвиг и изменение крутизны характеристики наблюдается в несамостоятельной дуге при изменении температуры катода при неизменном давлении (рисунок 2.6-7.10.) или изменении давления при неизменной температуре катода (рисунок 2.6-7.11.). Реагирует вольтамперная характеристика и на вид рабочего газа (рисунок 2.6-7.12.).

Из сравнения обобщенных характеристик тлеющего и дугового разрядов можно сделать общие выводы. Прежде всего, ВАХ обоих видов разрядов имеет участки, где ток в разрядном промежутке изменяется в достаточно широких пределах при неизменном напряжении на нем. Далее, вольтамперные характеристики имеют участки, где с ростом тока уменьшается напряжение на разряде, т.е. области с отрицательным внутренним дифференциальным сопротивлением разряда. Так же, в обоих видах разряда имеют место участки ВАХ с согласованным ростом напряжения и тока. Рабочее напряжение на разряде обычно растет с ростом давления рабочего тела, и увеличением относительной скорости движения рабочего тела, относительно области локализации разряда (при одном и том же виде разряда).

Для завершения рассмотрения ВАХ газовых разрядов необходимо несколько более подробно рассмотреть вопрос возникновения или зажигания разряда, т.е. проанализировать начальный участок ВАХ.

Как известно величина напряжения (или напряженности поля для изотропных систем) зажигания подчиняется закону Пашена, который визуализируется известной зависимостью в функции произведения давления на протяженности межэлектродного расстояния pd.