ФИЗИКА РАЗРЯДА В ВАКУУМЕ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ (Введение, части I и II) Введение. Что мы называем электрическим разрядом; электродные и безэлектродные разряды; «идеальные» и реальные электроды (состояние поверхности). Процессы на «идеальных» металлических электродах (основные понятия). Эмиссия электронов. Эмиссия атомов и ионов. Газовый разряд. I. Виды электрических разрядов в газах (основные понятия). Несамостоятельный и самостоятельный разряд. Вольт-Амперная характеристика несамостоятельного разряда. Поджиг самостоятельного разряда, кривые Пашена. Различные формы самостоятельного разряда Переход от тёмного разряда к тлеющему. Образование катодного слоя. Тлеющий разряд. Положительный столб и приэлектродные области. Дуговой разряд. Основные отличия от тлеющего. II. Приэлектродные процессы в дуговых разрядах в газах с термоэмиссионным катодом. Катодные процессы. Процессы на поверхности. Процессы в прикатодной плазме и структура прикатодного слоя (характерные длины релаксационных процессов). Анодные процессы. Процессы на поверхности. Процессы в прианодной плазме и структура прианодного слоя (характерные длины релаксационных процессов) Причины контрагирования сильноточной дуги на аноде. Испарительно-ионизационная неустойчивость.
Электрический разряд. Определение. Электродные и безэлектродные разряды. «Идеальные» и реальные электроды. Состояние поверхности.
Процессы на «идеальных» металлических электродах. Эмиссия электронов 1. Термоэлектронная эмиссия. 1.1. Работа выхода. Эмиссионный ток насыщения. 1.1. Влияние внешнего электрического поля на термоэлектронную эмиссию (эффект Шоттки). 2. Вырывание электронов сильным электрическим полем. 2.1. Автоэлектронная эмиссия. 2.2. Термоавтоэлектронная эмиссия. 3. Эмиссия электронов под действием частиц. 3.1. Ионнно-электронная эмиссия (кинетические эффекты, потенциальное вырывание). 3.2. Эмиссия под действием возбуждённых атомов (потенциальное вырывание). 3.3. Вторичная электронная эмиссия. Эффект Малтера. 3.3. Фотоэлектронная эмиссия. 4. Взрывная эмиссия
1. Термоэлектронная эмиссия. 1.1. Работа выхода. Эмиссионный ток насыщения.
Эмиттированные электроны вылетают из катода со средней кинетической энергией
происходит эмиссионное охлаждение катода
1. Термоэлектронная эмиссия. 1.1. Влияние внешнего электрического поля на термоэлектронную эмиссию (эффект Шоттки).
2. Вырывание электронов сильным электрическим полем. 2.1. Автоэлектронная эмиссия.
Эффект Ноттингeма Автоэмиссия приводит к нагреву катода Термоавтоэмиссия приводит к охлаждению катода
2. Вырывание электронов сильным электрическим полем. 2.1. Автоэлектронная эмиссия.
Усиление поля
= h/rэ + 5
~ 10 - 100
2.2. Термоавтоэлектронная эмиссия.
3. Эмиссия электронов под действием частиц. 3.1. Ионно-электронная эмиссия (кинетические эффекты, потенциальное вырывание).
I > 2 e φ
γi ≈ 0.016 {(I – 2 e φ)[e B]}
3.2. Эмиссия под действием возбуждённых атомов (потенциальное вырывание).
E* > e φ Наиболее эффективны метастабильные атомы инертных газов, для которых коэффициент вторичной эмиссии ~ 0,1 и более.
Характерное значение кинетической энергии эмитированных электронов ~ 1эВ
3. Эмиссия электронов под действием частиц.
3.3. Вторичная электронная эмиссия. Эффект Малтера
3.3. Фотоэлектронная эмиссия.
Эмиссия атомов и ионов. 1. Термическая активация. 1.1. Испарение. 1.2. Термодесорбция. Поверхностная ионизация.
2. Кинетическая активация. 2.1. Катодное распыление (ион-атомная и ион-ионная эмиссия).
Средняя энергия распылённых атомов слабо зависит от энергии падающих ионов (при Ep < 10 kev) и составляет (3 – 5) eV в зависимости от материала катода
Эмиссия атомов и ионов. 2. Кинетическая активация. 2.1. Катодное распыление (ион-атомная и ион-ионная эмиссия).
W.H. Hayward and A.R. Wolter, “Sputtering Yield Measurements with Low-Energy Metal Ion Beams”, J.Appl.Phys., 1969, vol.40, no.7, pp.2911-2916
Отражение ионов с нейтрализацией, рассеяние ионов, конверсия ионов.
Отличие электрического тока в газе от тока в металле. Эл. токи в газах могут отличаться не только по величине и по длительности, но и по происходящим в газах при протекании тока процессам. В первую очередь, по тем процессам, которыми обусловлена проводимость газа. Поэтому мы говорим о различных видах эл. разряда в газе. Напротив, в металлах таких качественных различий нет. Самостоятельный и несамостоятельный разряд в газе. Для возникновения тока проводимости необходимо: 1. обеспечить наличие свободных носителей заряда; 2. сообщить этим носителям направленное движение. В металлах условие (1) всегда выполнено.Нужно только наложить эл. поле. В газах нужно выполнить и (1) и (2). Несамостоятельный разряд реализуется, если для протекания тока кроме эл.поля необходим внешний ионизатор (обеспечивающий дополнительную поставку в разряд заряженных частиц), т.к. сам разряд генерирует недостаточное количество заряженных частиц. Примеры: разряд с накалённым катодом (источник зарядов – катод), заряд, поддерживаемый электр. пучком, УФ-излучением и т.п.(источник зарядов - газ). Самостоятельный разряд реализуется, если наложенное на газ эл. поле выполняет оба условия, т.е. для обеспечения тока достаточно поддерживать только это поле. Примеры: тлеющий разряд, дуговой разряд и др.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
