 |
 |
 |
 |
печиваются большими катодными падениями напряжения, а следовательно, и большими энергиями ионов.
Переходный участок от аномального тлеющего разряда к дуговому разряду ДЕ. Катодное свечение стягивается в пятно. В случае тугоплавкого катода поверхность катода в области пятна имеет большую температуру.
Падение напряжения в катодной области уменьшается до значений порядка потенциала ионизации заполняющего газа, так как имеет место не вторичная эмиссия электронов, а термоэмиссия (см. гл. 9).
Участок дугового разряда ЕЖ характеризуется достаточно большими токами разряда, а следовательно, и большим свечением столба разряда.
Из рис. 5.1 видно, что для разрядных источников света с холодными электродами, использующих нормальный и аномальный тлеющие разряды, напряжением возникновения разряда будет и в в точке Л.
Если в уравнении (5.2) заменить число ионизации электроном на единице пути (коэффициент а) числом ионизации на пути, соответствующим разности потенциалов в 1 В (коэффициент то получится соотношение
Т((ехрт].С;в)-1) = 1. (5.3)
Отсюда можно определить напряжение возникновения самостоятельного разряда:
Коэффициент a является функцией отношения напряженности электрического поля Е к величине давления [а=1{Е/р)\. Коэффициент вторичной эмиссии у также является функцией отношения Ejp (у=1[Е1р)). Для плоских электродов при U-Ub будет соответственно r\i=f{UBlpl) и у=){ив/р1).
Подстановка г]г и 7 в уравнение (5.4) даст зависимость Ub от р1, известную в литературе как «закон Пашена». На рис. 5.2 приведены соответствующие зависимости для некоторых газов (рис. 5.2,а) и материалов катода (рис. 5.2,6).
Наличие минимума U при изменении р1 объясняется следующим образом. При уменьшении р или / или одновременно р1 уменьшается число столкновений электронов с атомами газа на пути от катода к аноду. Поэтому для увеличения числа ионизующих столкновений, чтобы выполнялось условие самостоятельности разряда, необходимо увеличить Ui.
Наоборот, при значительном увеличении р1 уменьшается энергия, набираемая электроном на уменьшающейся длине свободного пробега, если рост р1 происходит за счет увеличения давления газа, либо за счет уменьшения напряженности элект-
id- pi,Па-см
2-10 10
5-10
3-10 2-10
g- 10* ;гг,пасм
Рис. 5.2. Зависимость напряжения возникновения разряда Ub от произведения р1:
о - различные газы, железный катод: б - различный материал катода, наполнение Аг
рического ПОЛЯ, либо за счет увеличения протяженности межэлектродного промежутка. Любой из этих факторов приводит к уменьшению коэффициента объемной ионизации а. Поэтому для выполнения условий самостоятельности разряда необходимо увеличивать напряжение на промежутке.
Для электродов неплоской конфигурации вышесказанное качественно сохраняется. Вследствие неоднородности электрического поля условие самостоятельности разряда (5.2) запишется в виде
f \ ехр adx - 1 = 1.
lV о j
(5.5)
Рис. 5.3. Вид вольт-амперной харак-2/,В ) теристики при подогретом катоде до
„ температуры, обеспечивающей доста-
и vO>. точный ток термозмиссии
Этим условием можно пользоваться только в случае, когда энергия электрона находится в равновесии с напряженностью электрического поля. В противном случае коэффициент объемной ионизации не будет соответствовать напряженности электрического поля. В данной точке равновесие энергии электрона •с электрическим полем соблюдается при условии
(/pe.Tdiv£)<£, (5.6)
где /ре.ч - длина релаксации для электрона.
Влияние подогрева катода на возникновение разряда в двух-электродном промежутке. Если катод в двухэлектродном промежутке подогрет от внешнего источника энергии до температуры, обеспечивающей достаточно большую плотность тока термоэмиссии, вольт-амперная характеристика выглядит так, как показано на рис. 5.3.
Напряжение возникновения разряда U. (точка а на характеристике) в случае накаленного катода определяется лишь ионизационными процессами в разрядном промежутке и не зависит от вторичных процессов на катоде. Небольшое понижение напряжения за точкой а обусловлено перераспределением потенциала в разрядном промежутке и ступенчатой ионизацией, происходящими при увеличении тока.
Подогрев катода может быть обеспечен не только внешним источником энергии, но и за счет бомбардировки ионами, приходящими из разряда.
Нагрев катода и образование катодного пятна зависят но только от величины, но и от времени протекания тока. Например, при длительном протекании тока переход в дуговой режим может произойти при напряжении U, меньшем, чем f/вд. Однако существует такое минимальное напряжение и-пип, при котором, каким бы ни было длительным протекание тока /, при меньшем напряжении переход разряда в дуговую форму не происходит. Разряд при этом остается аномальным тлеющим.
Возникновение разряда в длинных трубках с двумя электродами. В длинных трубках появляется ряд особенностей по сравнению с короткими плоскими промежутками, во-первых, из-за влияния стенок, ограничивающих промежуток, и, во-вторых, из-
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 [ 52 ] 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239