ПОЛЫЙ КАТОД

ПОЛЫЙ КАТОД

- тип эмиттера в газоразрядных приборах, в к-ром ток эмиссии снимается с поверхности полости (сферической, цилиндрической), охватывающей разрядный объём. К П. к. относятся также эмиттеры, состоящие из неск. элементов, рабочие поверхности к-рых ограничивают часть разрядного объёма. Характеристики разряда с П. к. (вольт-амперная, зависимость тока от давления и т. п.) могут резко отличаться от характеристик разряда с плоским катодом, так, напр., ток разряда с П. к. больше тока разряда с плоским катодом (при поддержании пост. напряжения на электродах) [1]. Так же существенно отличаются параметры плазмы внутри катодной полости от параметров в межэлектродном промежутке.

Тлеющий разряд с П. к. впервые описан как особый тип разряда Ф. Пашеном (F. Paschen) в 1916. В тлеющем разряде часто применяют цилиндрич. катоды, а также катоды из двух плоских параллельных пластин. В тлеющем разряде с П. к. (ТРПК) возбуждаются интенсивные и в то же время достаточно полные спектры с узкими линиями, что обусловливает его широкое применение для спектральных исследований. Свойства плазмы в ТРПК определяются присутствием высокоэнергичных электронов, ускоренных на катодном падении электронов эмиссии. При малых давлениях газа эти электроны осциллируют в полости, многократно отражаясь от прикатодного барьера, время жизни их внутри П. к. возрастает, что приводит к более эфф. ионизации и возбуждению молекул газа. Форма и размеры полости (в частности, размеры выходного отверстия) существенно влияют на характеристики ТРПК, т. к. определяют уход быстрых электронов из полости. Существует разновидность ТРПК - т. н. сверхплотный разряд с высокой плотностью тока на катоде (До 50

П. к. в дуговом разряде впервые применил Дж. Лус (J. Luce) в 1956. Дуговой П. к. обычно представляет собой узкий длинный цилиндр; высокие плотности тока на выходе полости обеспечиваются за счёт сбора тока с большой внутр. поверхности, граничащей с плазмой. Дуговой П. к. устойчив к образованию катодных пятен в широком диапазоне условий.

При работе дугового П. к. в атмосфере щелочных (пли щелочноземельных) металлов (или при их присутствии в рабочем теле в качестве малой добавки) плёнка адсорбированных на стенке П. к. атомов щелочного металла заметно уменьшает работу выхода материала катода, что позволяет понизить темп-ру поверхности до 1000-1500 К и резко снизить эрозию.

В дуговом разряде с П. к. возникает плотная плазма; теория процесса основана на раздельном описании узких неравновесных приэлектродных слоев и почти равновесной плазмы, занимающей осн. часть полости [2].

При подаче рабочего тела в разряд через катодную полость создаётся высокая концентрация плазмы в полости при произвольно малом давлении в разрядной камере. В дуговом разряде с П. к. осуществляется распределённый разряд с термоэлектронным механизмом эмиссии. Разогрев стенки катода до высоких темп-р происходит в осн. за счёт ионного тока из плазмы, к-рый составляет заметную часть (десятки %) полного тока. Ионный ток из дугового разряда с П. к. монотонно растёт при увеличении напряжения, приложенного

к полости, достигая предельных значений порядка хаотич. электронного тока. Рост тока обусловлен увеличением длины области, занятой плазмой. Увеличение давления плазмы в полости приводит к уменьшению длины и слабо сказывается на вольт-амперной характеристике дугового разряда с П. к. Много-полостный дуговой П. к. обеспечивает большую эфф. плотность тока на выходе, чем однополостный (при прочих равных условиях).

Лит.:1) Москалев Б. И., Разряд с полым катодом, М., 1969; 2) Бакшт Ф. Г. и др., Дуговой полый катод с сильноионизованной плотной плазмой, "ЖТФ", 1986, т. 56, с. 61. А. Б. Рыбаков.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.