Доставка цветов в Севастополе: SevCvety.ru
Главная -> Сведения в электровакуумных приборах

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

Таблица 25.2. Потенциалы возбуждения U, метастабильного состояния 11 и ионизации U. для различных газов

Потенциал

21,2

16,85

11,6

8,45

4,89

10,2

19,8

16,62

11,55

9,91

8,32

4,67 .

24,58

21,56

15,75

13,99

12,13

10,43

13,6

прямого возбуадения или ионизации. Например, для паров Hg соответствующая энергии для ступенчатой ионизации составляет ~ 5 эВ, а не ~10эВ.

Другой важной особенностью ступенчатых процессов является то, что их интенсивность пропорциональна квадрату разрядного тока, а не его первой степени, как это имеет место при возбуждении или ионизации прямым электронным ударом. Это связано о тем, что в ступенчатой реакции участвуют и электрон, и метастабильный атом, а число и тех и других пропорционально току.

Перейдем теперь от рассмотрения ударов первого рода, при которых потенциальная энергия частиц после реакции возрастает, к ударам второго рода, приводящим к ее уменьшению.

Как пример неупругих соударений второго рода рассмотрим ионизацию Пеннинга (поз. 5, табл. 25.1) смеси Ne с небольшим количеством Аг, процесс, часто используемый в приборах тлеющего разряда для понижения напряжений возникновения и поддержания разряда. Из табл. 25.2 видно, что потенциал ионизации Аг (15,75 В) несколько меньше, чем потенциал метастабильного уровня Ne (16,62 В), что делает энергетически возможным реакцию Ne" -н Аг Ne + Аг* + е. При этом метастабильный атом Ne" отдает свою энергию нейтральному атому Аг и последний ионизируется.

Поскольку разность значений для Ne и С/, для Аг мана, вероятность этого процесса оказьшается велика. В результате в данной смеси уже при сравнительно низкой напряженности электрического поля, недостаточной для ионизации, электроны соударяются с атомами Ne, которых в данной смеси подавляющее большинство, и переводят их в метастабильное состояние. В свою очередь метастабили, соударяясь с атомами Аг, ионизируют их.

Помимо генерации заряженных частиц в газоразрядном промежутке всегда происходит и обратный процесс - их исчезновение (рекомбинация). В этом случае избыточная потенциальная энергия превращается в кинетическую.

При рекомбинации положительного иона с электроном (поз. 6, табл. 25.1) число актов рекомбинации, происходящих в единице объема газа за время dt, пропорционально и концентрации положительных



ионов и концентрации электронов, т. е.

dn--ayii.ngdt, (25.11)

где п. - концентрация положительных ионов; щ - концентрация электронов; - коэффициент, пропорциональности, называемый

коэффициентом объемной рекомбинации, м с". Вероятность процесса, т. е. коэффициент , зависит от того, как отводится избыточная потенциальная энергия. При рекомбинации в тройном соударении эта энергия передается молекуле газа. Поэтому процесс рекомбинации в тройных соударениях оказьшается вероятным только при высоких давлениях. При рекомбинации с излучением избыточная энергия вьщеляется в виде кванта. Вероятность последнего процесса невелика и слабо зависит от давления.

25.2. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ЭМИССИИ В УСЛОВИЯХ ГАЗОВОГО РАЗРЯДА

Необходимым условием прохождения тока в ионном приборе является эмиссия заряженных частиц (электронов) из катода. Конкретный вид эмиссии в приборе связан с формой разряда, т. е. с используемым участком ВАХ.

В детекторах ионизирующего излучения и приборах тлеющего разряда применяются холодные катоды, эмиттирующие электроны под действием бомбардировки ионами, метастабильными атомами и фотонами. Процессы вторичной эмиссии электронов в условиях газового разряда объединяются под названием 7-процессов.

На катод попадают практически все ионы, поскольку эти положительно заряженные частицы притягиваются полем, и только определенная часть остальных незаряженных частиц, метастабильных атомов и фотонов, зависящая от телесного угла, под которым виден катод из места зарождения частицы.

Обычно 7-процессы не детализируют, а характеризуют обобщенным коэффициентом у, который определяется как вероятность освобождения из катода вторичного электрона на один попадающий на катод ион, но с учетом того, что одновременно катода достигают сопутствующие метастабильные атомы и фотоны. Такой подход оправдан с точки зрения расчетов основных параметров - напряжений возникновения и поддержания разряда.

Обобщенный коэффициент у можно представить в виде

7= 7; + frNryr + fmNmym , (25.12)

где Yj-, 7 J 7 - коэффициенты вторичной электронной эмиссии для положительных ионов, фотонов и метастабильных атомов соответственно; Nr - отношение числа соударений, приводящих к генерации




7,5 22,5 75 225 f/Pp.B-ri-.nn


772 J36 560

£/Ро,Вп-1.Па-

Рис. 25.3. Экспериментальные зависимости коэффициента 7 от приведенной напряженности электрического поля для разных материалов

Рис. 25.4. Экспериментальные зависимости коэффициента 7 от приведенной напряженности электрического поли при разных видах обработки катода

фотонов, к числу ионизирующих соударений; N„ - отношение числа соударений, приводящих к появлению метастабильных атомов, к числу ионизирующих соударений; и ~ геометрические коэффициенты, определяющие доли фотонов и метастабильных атомов, которые попадают на катод.

Экспериментально полученные зависимости 7 от отношения напряженности электрического поля к давлению Efp в газоразрядном промежутке в аргоне для различных материалов катодов приведены на рис. 25.3. Как отмечалось в § 25.1, параметр i/po характеризует среднюю энергию, приобретаемую электроном в электрическом поле на длине свободного пробега, т. е. перед элементарным процессом соударения, в результате чего от Л/ро зависит распределение энергии, идущей на возбуждение, ионизацию и излучение, а также кинетическая энергия иона перед ударом о катод. Поэтому обобщенный коэффициент 7 зависит от £/ро-

Иэ кривых на рис. 25.3 видно, что 7 сильно зависит от материала катода, причем катоды с маной работой выхода (Na, Ва) имеют большее 7, чем катоды с высокой работой выхода (Pt).

Характер зависимости 7 от £/Ро может быть объяснен следуюидим образом. При высоких значениях Efp > 30 В - м" • Па"* имеет место монотонное возрастание 7, что связано с увеличением коэффициента 7 с ростом кинетической энергии ионов, набираемой в электрическом поле. При снижении отношения Efp резко возрастают коэффициенты Ny uN в (25.12) и 7 снова увеличивается.

В реальных приборах существенное влияние на 7 оказьшают поверхностные пленки, зависящие от обработки электродов прибора. Кривые, иллюстрирующие влияние поверхностньгх пленок на 7 для медного катода и водородного наполнения, даны на рис. 25.4. Кривая 1, относящаяся к слегка окисленной меди, имеет явно выраженный максимум при низких значениях i/po- После обезгаживания катода в вакууме



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



0.0179
Яндекс.Метрика