ЭФФЕКТИВНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ ИЗ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ
,
Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники,
г. Томск, Россия, e-mail: *****@
Низкотемпературная плазма является объектом многих исследований, связанных с созданием электронных эмиттеров различного, в том числе и промышленного применения [1]. В таких исследованиях основное внимание уделяется эмиссионным свойствам плазмы, возможности достижения предельно высокой эффективности эмиссии.
Для создания стационарных и импульсных электронных потоков применяются два типа газовых разрядов, отличающихся параметрами плазмы [2]:
- разряды, в которых плотность теплового хаотического тока электронов в плазме превышает плотность электронного тока на анод. Как правило, это разряды с отрицательным падением потенциала в прианодной области;
- разряды, в которых перенос электронов на анод ограничен. Чаще всего такие условия создаются магнитным полем или специальной конфигурацией электродов. Потенциал плазмы в таких разрядах ниже потенциала анода, электроны вблизи анода ускоряются.
Механизм достижения высокой эффективности электронной эмиссии из разрядов первого типа состоит в автоматическом повышении потенциального барьера у анода при возникновении эмиссионного тока. При небольшой площади эмиссионной поверхности плазмы ток коллектора может быть практически равен току разряда. Такое переключение тока в плазменном эмиттере широко используется при создании источников электронов. В разрядных системах с положительным анодным падением переключение тока на коллектор таким способом затруднительно. Возможность повышения эффективности электронной эмиссии в таких разрядах требует изучения и разработки иных механизмов.
Нами проведен цикл исследований, направленных на изучение роста эмиссионного тока за счет действия обратного ионного потока, возникающего при ионизации остаточного газа ускоренными электронами. Изучались две различные разрядные системы, создающие эмитирующую плазму. В одной из них, основанной на разряде типа Пеннинговского с полым катодом, электроны извлекались через отверстие в катоде. Во второй был реализован прямой разряд с полым катодом в магнитном поле, электроны выходили из плазмы на коллектор через анодное отверстие.
Исследования показали, что независимо от типа разряда, создание условий для ионизации остаточного газа вблизи эмиссионного отверстия позволяет существенно повысить эффективность электронной эмиссии из низкотемпературной плазмы. В электронном эмиттере, основанном на прямом разряде с полым катодом в магнитном поле, был реализован эффект полного переключения тока на внешний коллектор. В работе приводятся расчетные и экспериментальные данные, обосновывающие предполагаемые механизмы повышения тока.
Литература.
[1]. Bugaev A. S., Vizir A. V., Gushenets V. I., Nikolaev A. G., Oks E. M.,Yushkov G. Yu., Burachevsky Yu. A., Burdovitsin V. A., Osipov I. V., Rempe N. G. Current Status of the Plasma Emission Electronics: II. Hardware. Laser and Particle Beams. 2003, Vol. 21. No. 2, pp. 139-156.
[2]. Gushenets V. I., Oks E. M., Yushkov G. Yu, Rempe N. G. Current Status of the Plasma Emission Electronics: I. Basic Physical Processes. Laser and Particle Beams. 2003, Vol.21. No.2, pp.123-138.
