Жидкая проводящая поверхность в сильных электрических полях и взрывные эмиссионные процессы

• Автор: Широчин, Леонид Александрович
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 302 с. : ил.

Глава 1. Взрывная эмиссия электронов в статическом поле
§ 1.1. Исследование эмиссионных свойств системы «плазма-катод» при ВЭЭ методом «активного» наносекундного зондирования
1.1.1. Методика зондирования
1.1.2. Кинетика тока при повторном наложении поля и её связь с
режимами процесса
А. Устойчивый режим
Б. Неустойчивый режим
1.1.3. Предварительное возбуждение катода электрическим полем
• и его связь с кинетикой тока при ВЭЭ
1.1.4. Неустойчивость жидкой проводящей поверхности в сильном
электрическом поле и механизм поддержания ВЭЭ
§ 1.2. Высокостабилышй наносекундный электронный пучок большой
плотности тока
1.2.1. Постановка задачи и методика
1.2.2. Экспериментальные результаты исследования форм токов ВЭЭ
1.2.3. Обсуждение результатов и выводы
§ 1.3. Формирование микросекундного электронного пучка при ВЭЭ
1.3.1. Постановка задачи и методика эксперимента
1.3.2. Вольтамперные характеристики
1.3.3. К вопросу о механизме неустойчивости тока ВЭЭ
1.3.4. Модель неустойчивости тока ВЭЭ в условиях больших времён
задержки до взрыва
1.4. Выводы
Глава 2. Ионная эмиссия, стимулированная взрывной
электронной эмиссией
§2.1. Постановка задачи
§ 2.2. Методика эксперимента. Особенности измерений импульсных
ионных токов
§ 2.3. Токопрохождение ионов в диоде со взрывоэмиссионным катодом
§ 2.4. Самоподдержание ионной эмиссии, стимулированной взрывной
эмиссией
2.5. Выводы
Глава 3. Взрывная электронная эмиссия в СВЧ поле
§ 3.1. Введение
§ 3.2. Краткий обзор и постановка задачи
§ 3.3. Экспериментальная установка и методика эксперимента
§ 3.4. Особенности и идентификация ВЭЭ в СВЧ поле резонатора
§ 3.5. Взрывная эмиссия графитовых и тугоплавких эмиттеров в СВЧ поле
§ 3.6. ВЭЭ жидкометаллических и легкоплавких эмиттеров в СВЧ поле
§ 3.7. Энергетический спектр электронного пучка на выходе из СВЧ
резонатора с ненакаливаемым катодом
§ 3.8. Ионные токи при ВЭЭ в СВЧ поле
3.9. Выводы
Глава 4. Полевая эмиссия электронов с поверхности жидкого
металла в СВЧ поле
§4.1. Введение и постановка задачи
§ 4.2. Автоэмиссия с поверхности жидких металлов в СВЧ поле.
Экспериментальные результаты
§ 4.3. Параметрическая неустойчивость жидкой проводящей поверхности
в СВЧ поле
§ 4.4. Экспериментальное исследование механизма возбуждения полевой
эмиссии в высокочастотном поле
§ 4.5. Термокапиллярная модуляционная неустойчивость (ТМН) и полевая
эмиссия в СВЧ поле
§ 4.6. Исследование микроструктуры, формирующейся на поверхности
жидкометаллического полевого эмиттера в СВЧ поле
4.7. Выводы
Глава 5. Автоионная и взрывная эмиссия ионов в СВЧ поле
§ 5.1. Введение
§ 5.2. Полевая ионная (автоионная) эмиссия в СВЧ поле
§ 5.3. Взрывная эмиссия ионов в СВЧ поле
5.4. Выводы
Глава 6. Приложения
§ 6.1. Мощный импульсный источник мягкого рентгеновского излучения
§ 6.2. Пушка Пирса со взрывоэмиссионным катодом и длительностью
импульса тока пучка свыше 100 мкс
§ 6.3. СВЧ диод со взрывоэмиссионным катодом и магнитной
фокусировкой пучка
Заключение
Литература
развития апериодической неустойчивости и роста МВ из начальной флуктуаДля галлия а = 400 дин/см, р = 5 г/см3, получаем Е0 ~ 2-106 В/см. При этом Кщах = Ео2/6а ~ (2-3)-10"4 см.
Мы считаем, что и в случае ВЭЭ, т.е. в двойном слое катодной плазмы, граничащей с изначально жидкой (или расплавившейся под действием протекающего тока) поверхностью катода возможно развитие неустойчивости его поверхности.
Долгое время принципиальным возражением против возможности вытягивания микровыступа на поверхности жидкого металла в электрическом поле двойного слоя катодной плазмы служило то обстоятельство, что давление электрических сил, в этом случае, компенсируется давлением ионов, ускоренных в поле слоя и падающих на поверхность Л-З/. Действительно, если между плазмой с концентрацией (п) и температурой (Т) и плоской поверхностью ЖМ приложена разность потенциалов (и), то толщина двойного слоя
уравновешивается давлением ионов, падающих на эту поверхность
плотность тока ионов из плазмы. Учёт начальных тепловых скоростей ионов приводит к тому, что полное давление на поверхность Р = Р, - Рэл = пкТ и направлено вглубь поверхности.
ЦИИ с I ~ 0,1 MKM, £о~0,01 MKM /Ь-2, В-10/, Т.е. Т) min = W, ТО из (1.10), требуется поле
(1.11)
(1.12)
При этом отрицательное давление сил поля на поверхность ЖМ

Р; = Рэл ■ Здесь М; - масса иона, У = [(1/9д)(2е/М;),/2и3/2]/с112