Д. Н. СИНЕЛЬНИКОВ
Научный руководитель – В. А. КУРНАЕВ, д. ф.-м. н., профессор
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
НИЗКОПОЛЕВАЯ ЭМИССИЯ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ
Известно, что в установках типа токамак между плазмой и первой стенкой образуется дебаевский слой, напряженность электрического поля в котором может достигать 104 В/м [1]. Ранее [2] было установлено это поле намного меньшее, чем поле, при котором наблюдается полевая (автоэлектронная) эмиссия, может вызвать эмиссию заряженных частиц в плазму, что приведет к изменению её свойств. Было установлено, что эмиссионные процессы, прежде всего, зависят от газонасыщенности поверхности, которая может изменяться при бомбардировке первой стенки частицами из плазмы. Как следствие, эмиссионная способность обращенных к плазме элементов зависит от температуры, пористости поверхности и времени откачки. В работе приведены экспериментальные результаты измерений эмиссионных характеристик с пористого графита, как одного из материалов первой стенки термоядерных установок.
Для определения состава эмиссионного тока был поставлен эксперимент с вторично-эмиссионным умножителем и магнитным полем ~100 Гс, создаваемым постоянными магнитами на пути эмиссионного тока. При такой напряженности радиус ларморовской окружности для электронов порядка сантиметра, и будучи эмитированными с катода они не могут достичь ВЭУ. При разности потенциалов в 6 кВ ток и суммарном токе на анод порядка 5 мкА, на первом диноде, установленным позади малого отверстия в аноде ток на ВЭУ составил порядка 0.6 нА. При снятии напряжения с вакуумного промежутка ток ВЭУ исчезал. Это доказывает, что одной из составляющих эмитируемого катодом тока являются отрицательные ионы.
Для уточнения зависимости эмиссионных свойств от газонасыщенности материала катода был подготовлен эксперимент с подогревом образца с помощью лампы накала мощностью 55 Вт без внешнего цоколя, которая вставлялась во внутрь пористого образца.
Для изоляции от контакта с образцом на спираль лампы надевалась керамическая трубка. Питание осуществлялось от понижающего разделительного трансформатора (220-20В), напряжение на входе которого регулировалось с помощью автотрансформатора. Температура образца фиксировалась с помощью хромель-алюмелевой термопары, подсоединённой к изолированному от земли мультиметру, передающему данные через интерфейс RS-232 на ПК. Ток в вакуумном промежутке измерялся вторым цифровым мультиметром. В результате первых экспериментов (рис. 1) удалось обнаружить всплеск токов с ростом температуры образца при напряжении 3,5 кВ и межэлектродном промежутке в 2 мм, а также их уменьшение при охлаждении образца.
При этом токи появлялись спустя некоторое время значительно большее времени разогрева спирали лампочки, поэтому не могут быть связаны с термоэмиссионными процессами от лампы. Сама же нить накала обезгаживается за время порядка 2-3 секунд, что видно на графике давления в виде маленького пика в начале прогрева.
В дальнейшем планируется регулируя скорость нагрева образца более точно определить условия всплеска токов в промежутке, а также провести эксперименты с различной насыщенность образца определённым газом.
Список литературы
1. Kurnaev V. A., Tatarinova N. V. //Nucl. Mater. 220-2p.939-942.
2. , Вакуумная техника и технологии, т.13, №1. 2003. С.3-29.
