Теоретическое исследование процессов в единичном взрывоэмиссионном центре

• Автор: Парфенов, Андрей Григорьевич
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 113 c. : ил

ГЛАВА I.
§ 1.1.
§ 1.2.
Глава II.
§ 2.1.
§ 2.2.
§ 2.3.
Глава III.
§ 3.1.
§ 3.2.
§ 3.3.
§ 3.4.
§ 3.5.
§ 3.6.
§ 3.7.
Глава IV § 4.1.

Математическая модель эмиссионного центра и
метод решения задачи для ЭВМ
Математическая модель ЭЦ
Метод решения задачи на ЭВМ
Выводы
Моделирование взрывоэмиссионных процессов в острийных катодах
Постановка задачи
Результаты моделирования процессов в острийных катодах при токе,линейно растущем со
временем
Результаты моделирования процессов в острийных катодах при постоянном токе
Выводы
Моделирование взрывоэмиссионных процессов на
плоском катоде
Состояние вопроса и цель работы
Основные результаты расчетов
Форма импульса тока и плотность тока в ЭЦ
Энергетический баланс в ЭЦ
Процесс кратерообразования
Время жизни ЭЦ
Обсуждение механизмов эмиссии в ЭЦ
Выводы
,0 механизме самоподдержания взрывной эмиссии.78 Современные представления о механизмах поддержания разряда на катоде
§ 4.2. Механизмы регенерации ЭЦ
Выводы
Глава V. О типах катодных пятен
§ 5.1. Краткий обзор экспериментальных данных
§ 5.2. Эффекты аккумуляции тепла в поверхностном
слое катода
§ 5.3. Переход пятна в новый режим
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
Открытие и изучение взрывной электронной эмиссии (ВЭЭ) 11-5)привело к созданию целого ряда цриборов и устройств, нашедших широкое применение в науке и технике. ВЭЭ является единственным известным на сегодня видом эмиссии,позволяющим получать большие (доЮ А) токи [6] . Взрывоэмиссионные катоды служат для получения сильноточных электронных цучков,используемых в экспериментах по коллективному ускорению ионов, для инициирования термоядерных реакций, для получения мощных импульсов СВЧ и рентгеновского излучения,для накачки газовых лазеров, в технологических целях - для отверждения лаковых покрытий, для получения полупроводниковых материалов [3,6-11) . Взрывная эмиссия возникает вследствие концентрации энергии в микрообъеме катода, что приводит к взрывообразному испарению вещества катода, переходу его в плотную металлическую плазму. Этот процесс сопровождается интенсивной эмиссией электронов, причем ток эмиссии ограничен лишь внешними (по отношению к катоду) условиями [3]. Взрывной эмиссионный центр (ЭЦ) оставляет на катоде характерный след-микрократер (см.рис.1)реющий обычно размер ~10~^ см. Измеренная плотность тока при использовании острийных катодов составила более 10^ А/см** [12) , в случае же ЭЦ на плоскости она была оценена снизу по размеру микрократеров и оказалась более 10® А/см*1 [4]
Исследованиями последних лет установлена фундаментальная роль взрывной эмиссии в различных видах сильноточного разряда ВЭЭ ответственна за развитие вакуумного пробоя (2,3) ; показано,что процессы в быстроперемещагощемся катодном пятне электрической дуги также имеют взрывоэмиссионную природу [3,13], (4] возникновение ЭЦ на катоде в тлеющем газовом разряде являет

зе измерялась не столь тщательно, как для меди (не отделялась доля капельной фракции), однако по порядку величины измеренная
Ц /1
эрозия ( 10 -10 г/К [46] ) хорошо совпадает с приведенной в табл.4. Сила отдачи на катод, рассчитанная по формуле
/ г*гш
] пК Те ■ 2 Я02
О о
( Тр « 5 эВ - температура плазмы [23]), составила величину порядка десятков дин на ампер, что хорошо согласуется с имеющимися экспериментальными данными [42]
Как следует из наших расчетов, с увеличением тока температура в ЭЦ, усредненная по времени жизни, уменьшается,- это видно из рис.8. То есть в среднем с ростом тока процессы в ЭЦ идут менее интенсивно. Это хорошо согласуется с тем фактом, что с ростом тока уменьшается средняя энергия ионов, летящих из катодного пятна [30,31] , а также уменьшается их средний заряд [31]
Хорошее совпадение результатов расчетов с имеющимися экспериментальными данными позволяет говорить о правильности основных предпосылок, заложенных в модель.
Далее более подробно рассмотрим отдельные вопросы, связанные с функционированием ЭЦ, - форму импульса тока ЭЦ, энергобаланс на поверхности катода, процесс кратерообразования,время жизни ЭЦ и обсудим механизмы эмиссии.
§ 3.3. Форма имцульса тока и плотность тока в ЭЦ.
Плотность тока в ЭЦ вычисляется следующим образом:
/ =. Щ- (3.2)
у 2'яй0 а)
то есть она определяется проходящим током I (£ )(максимальная