Полый катод - тип эмиттера в газоразрядных приборах, в к-ром ток эмиссии снимается с поверхности полости (сферической,
цилиндрической), охватывающей разрядный объём. К полым катодам относятся также эмиттеры,
состоящие из неск. элементов, рабочие поверхности к-рых ограничивают часть разрядного
объёма. Характеристики разряда с полым катодом (вольт-амперная, зависимость тока от
давления и т. п.) могут резко отличаться от характеристик разряда с плоским
катодом, так, напр., ток разряда с полым катодом больше тока разряда с плоским катодом
(при поддержании пост. напряжения на электродах) [1]. Так же существенно отличаются
параметры плазмы внутри катодной полости от параметров в межэлектродном промежутке.
Тлеющий разряд с полым катодом впервые описан как особый
тип разряда Ф. Пашеном (F. Paschen) в 1916. В тлеющем разряде часто применяют
цилиндрич. катоды, а также катоды из двух плоских параллельных пластин. В тлеющем
разряде с полым катодом (ТРПК) возбуждаются интенсивные и в то же время достаточно полные
спектры с узкими линиями, что обусловливает его широкое применение для спектральных
исследований. Свойства плазмы в ТРПК определяются присутствием высокоэнергичных
электронов, ускоренных на катодном падении электронов эмиссии. При малых давлениях
газа эти электроны осциллируют в полости, многократно отражаясь от прикатодного
барьера, время жизни их внутри полого катода возрастает, что приводит к более эфф. ионизации
и возбуждению молекул газа. Форма и размеры полости (в частности, размеры выходного
отверстия) существенно влияют на характеристики ТРПК, т. к. определяют уход
быстрых электронов из полости. Существует разновидность ТРПК - т. н. сверхплотный
разряд с высокой плотностью тока на катоде (До 50
Полый катод в дуговом разряде впервые применил Дж.
Лус (J. Luce) в 1956. Дуговой полый катод обычно представляет собой узкий длинный
цилиндр; высокие плотности тока на выходе полости обеспечиваются за счёт сбора
тока с большой внутр. поверхности, граничащей с плазмой. Дуговой полый катод
устойчив к образованию катодных пятен в широком диапазоне условий.
При работе дугового полого катода в атмосфере щелочных
(пли щелочноземельных) металлов (или при их присутствии в рабочем теле в качестве
малой добавки) плёнка адсорбированных на стенке полого катода атомов щелочного
металла заметно уменьшает работу выхода материала катода, что позволяет понизить температуру
поверхности до 1000-1500 К и резко снизить эрозию.
В дуговом разряде с полым катодом возникает плотная плазма;
теория процесса основана на раздельном описании узких неравновесных приэлектродных
слоев и почти равновесной плазмы, занимающей осн. часть полости [2].
При подаче рабочего тела в разряд через катодную
полость создаётся высокая концентрация плазмы в полости при произвольно малом
давлении в разрядной камере. В дуговом разряде с полым катодом осуществляется распределённый
разряд с термоэлектронным механизмом эмиссии. Разогрев стенки катода до высоких
температур происходит в осн. за счёт ионного тока из плазмы, к-рый составляет заметную
часть (десятки %) полного тока. Ионный ток из дугового разряда с полым катодом монотонно
растёт при увеличении напряжения, приложенного к полости, достигая предельных значений порядка
хаотич. электронного тока. Рост тока обусловлен увеличением длины
области,
занятой плазмой. Увеличение давления плазмы в полости приводит к уменьшению
длины
и слабо
сказывается на вольт-амперной характеристике дугового разряда с полым катодом. Многополостный
дуговой полый катод обеспечивает большую эфф. плотность тока на выходе, чем однополостный
(при прочих равных условиях).
А. Б. Рыбаков
|
|
 |
