42. ТЛЕЮЩИЙ РАЗРЯД

Рассмотрим тлеющий разряд между плоскими электродами. При отсутствии разряда, когда объемных разрядов нет, поле однородно и потенциал между электродами распределен по линейному закону. В электронном (вакуумном) приборе при наличии эмиссии существует отрицательный объемный заряд, создающий вблизи катода потенциальный барьер. Этот барьер препятствует получению большого анодного тока.

В ионном приборе с тлеющим разрядом за счет большого количества положительных ионов создается положительный объемный заряд. Он вызывает изменение потенциала в пространстве «анод – катод» в положительную сторону.

В ионном приборе распределение потенциала таково, что почти все анодное напряжение падает в тонком слое газа около катода. Эта область называется катодной частью разрядного промежутка. Ее толщина не зависит от расстояния между электродами.

Около катода создается сильное ускоряющее поле. Анод как бы приближается к катоду. Роль анода выполняет «нависшее» над катодом ионное облако с положительным зарядом. В результате действие отрицательного объемного заряда компенсируется и потенциального барьера около катода нет.

Вторая часть разрядного промежутка характеризуется небольшим падением напряжения. Напряженность поля в ней мала. Ее называют областью газовой, или электронно-ионной, плазмы. Из нее выделяют часть, прилегающую к аноду и вызываемую анодной частью разрядного промежутка, или областью анодного падения потенциала. Область между катодной и анодной частями называют столбом разряда. Анодная часть не имеет важного значения, и можно рассматривать столб разряда и анодную часть как одну область плазмы.

Плазма – это сильно ионизированный газ, в котором количество электронов и ионов практически одинаково. В плазме беспорядочное движение частиц преобладает над их направленным движением. Но все же электроны движутся к аноду, а ионы – к катоду.

Силы поля, действующие на электроны и ионы, одинаковы и лишь противоположны по направлению, так как заряды этих частиц равны, но обратны по знаку. Но масса иона в тысячи раз больше массы электрона. Поэтому ионы получают соответственно меньшие ускорения и приобретают относительно малые скорости. По сравнению с электронами ионы почти неподвижны. Следовательно, ток в ионных приборах практически является перемещением электронов. Доля ионного тока весьма мала и ее можно не принимать во внимание. Ионы выполняют свою задачу. Они создают положительный объемный заряд, который значительно превышает отрицательный объемный заряд и уничтожает потенциальный барьер около катода.

Область катодного напряжения играет важную роль. Проникшие из плазмы в эту область ионы получают здесь ускорение. Ударяя в катод с большой скоростью, ионы выбивают из него электроны. Этот процесс необходим для поддержания разряда. Если скорость ионов недостаточна, то электронной эмиссии не получится и разряд прекратится. Вылетевшие из катода электроны в области катодного падения также ускоряются и влетают в плазму со скоростью, значительно большей, чем необходимо для ионизации атомов газа. Электроны сталкиваются с атомами газа в различных частях плазмы. Поэтому ионизация проходит во всем объеме. В плазме совершается также и рекомбинация.

Только малая часть ионов, возникших в плазме, участвует в создании электронной эмиссии катода. Большинство ионов рекомбинирует с электронами и не доходит до катода.

Оглавление