Блок-схема экспериментальной установки для исследования ВД, помещённой магнитной поле. Магнитное поле имеет две компоненты: нормальную к поверхности катода (параллельную оси дуги) и тангенциальную. Значения компонент могут изменяться независимо. Предмет исследования – зависимость среднего тока, пропускаемого КП, и скорости и направления движения КП от величины магнитного поля и угла его наклона к оси дуги.
Принцип работы анализатора с задерживающим полем
Up – потенциал плазмы, Uf – потенциал диафрагмы (плавающий), Ug1 и Ug2 – потенциалы сеток.
Для анализа энергетического спектра ионов используются также времяпролетные анализаторы.
В центре – вакуумная камера и две пары катушек Гельмгольца, генерирующих однородное магнитное поле различной ориентации. Одна из пар катушек Гельмгольца находится внутри камеры.
Слаботочная вакуумная дуга.
а) схематическое изображение КП, истекающей из него плазменной струи и потока капель; b) изображение эрозионного следа, оставленного КП второго рода на катоде, в электронном микроскопе (в правом верхнем углу видны кратеры КП первого рода).
Дуга с холодным катодом.
Катодное пятно вакуумной дуги. Общая характеристика.
Катодным пятном (КП) называют сложный по своей природе нестационарный объект малого размера с экстремальными значениями параметров, образующийся на контакте дуги с катодной поверхностью.
КП – это локально перегретая область в металле (до температуры, превышающей температуру кипения), с поверхности которой эмитируются электроны, пары и капли металла, и непосредственно прилегающее к ней ярко светящееся плазменное образование. КП является источником сверхзвуковой струи плотной сильноионизованной плазмы. КП имеет короткое время жизни. Обычно за время существования дуги КП много раз отмирает и вновь образуется в другой точке поверхности. После отмирания КП на поверхности катода остаётся характерный эрозионный след в виде кратера. Ранние исследования КП в плохом вакууме с неконтролируемым состояние поверхности давали очень большой разброс (на два порядка величины и более) таких параметров, как размер КП и, соответственно, плотность тока . В начале 70-ых годов (В.И. Раховский) было понято, что существует два различных типа КП с сильно различающимися характеристиками, что и являлось причиной большого разброса в результатах экспериментальных работ, пока в них не делалось различия между типами КП. (Ещё один источник разброса – метод определения плотности тока. Оценки плотности тока по размеру кратера и размеру ярко светящегося плазменного образования, непосредственно прилегающего к катоду, с помощью скоростного фотографирования давали существенно различные результаты. Оценка по диаметру кратера даёт более высокое значение плотности тока.) Следуя В.И. Раховскому, различают два типа КП: КП первого рода и КП второго рода. КП первого рода отличает от КП второго рода малый размер эрозионного кратера (~ микрона или нескольких микрон), низкие значения коэффициента электропереноса η, определяемого как отношение убыли массы катода к электрическому заряду протекшему через разряд , г / Кл ( в иностранной литературе обычно используется другой термин – скорость эрозии), большие (много больше размеров кратера) расстояния, на которые перескакивает КП после его отмирания в некоторой точке на катоде, малое время жизни. КП второго рода превосходит КП первого рода по размеру кратера, скорости эрозии и времени жизни на порядок величины и более. Расстояние, на которое перескакивает КП второго рода, как правило, порядка размера его кратера. КП первого рода обычно образуются на различных загрязнениях катода (окисных слоях, диэлектрических включениях и т.п.) и «выжигают» их. Поэтому в процессе более или менее длительного горения разряда происходит смена рода КП. Появляются, а со временем становятся основными, КП второго рода. Если ток разряда достаточно велик, КП второго рода объединяются и образуются так называемые «групповые» КП, характеризующиеся, соответственно, большим размером кратера, большим средним током на пятно и большим временем жизни. Исследования последних десяти лет показали, что иерархия КП, на самом деле, ещё более сложная (что, впрочем, подозревали исследователи и в прошлом, но не имели достаточного временного и пространственного разрешения, чтобы доказать). Для обозначения (названия) объектов на катоде, соответствующих различным уровням иерархии (которая строится по размерам кратеров и току, а также по временным характеристикам) в настоящее время нет общепринятой терминологии. Это, отчасти, отражает незавершённость исследований, разногласия, а отчасти - молодость последних результатов ( самый конец прошлого тысячелетия).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.