Вплив інжекції електронів на характеристики тліючого розряду порожнистого катоду

Анотація

У статті представлені результати експериментальних досліджень тліючого розряду з порожнистим катодом в атмосфері гелію та аргону з використанням допоміжного розряду в якості електронного емітера. Автори запропонували зробити електрод у вигляді циліндричної металевої сітки загальним для обох розрядів. Переваги цієї конструкції пояснюються наступним чином. Зв'язок між розрядами здійснюється через отвори в сітці з геометричною прозорістю 0,2, що дає можливість не тільки плавно контролювати струм основного тліючого розряду, але і підсилювати струм цього розряду. Відомо, що одним з найефективніших електронних емітерів є плазма; однак її використання в якості катода в приладах з тліючим розрядом при низькому тиску газу ускладнюється тим, що для відокремлення потоку електронів від плазми необхідна сітка з невеликими отворами, і недоцільно використовувати таку систему через малу механічну міцність сітки. Оскільки порожнистий катод ефективно працює при низькому тиску газу, виділення потоку електронів з плазми деякого допоміжного розряду можливо при значно більших отворах в сітці, що розділяє плазму і катодну порожнину. У цьому випадку сітку можна виготовити такою, щоб вона витримувала досить високі теплові навантаження і змогла працювати в типових режимах розряду з порожнистим катодом. Інжекція електронів у катодну порожнину тліючого розряду змінює радіальний розподіл інтенсивності світіння, ширину темного катодного простору та інші параметри плазми в катодній порожнині. Вплив електронів, що проникають із допоміжного розряду в катодну порожнину основного розряду, стає значним, коли струм цих електронів стає порівнянним або перевищує струм електронів, що вийшли з поверхні катода у вигляді сітки в результаті γ-процесів. Паралельно із вимірюванням оптичних та електричних характеристик плазми тліючого розряду з порожнистим катодом проводились вимірювання концентрації електронів методом мікрохвильового зондування. Весь струм допоміжного розряду проникає в порожнину основного розряду; однак, після прискорення в темному катодному просторі, електрони, що проникають із допоміжного розряду, іонізують атоми газу і помітно збільшують струм основного розряду. Додаткові іони, що утворюються внаслідок іонізації газу інжектованими електронами, вибивають нові електрони з поверхні катода, що дає можливість збільшити струм розряду.