Разряд в холодном полом катоде (стр

Используют холодные и горячие полые катоды. В первом случае разряд поддерживается на небольшом разрядном токе 10— [c.66]

Промежуточным между плазменным и электронно-лучевым является способ холодного катода , в котором иучок электронов создается за счет газового разряда в полом катоде. Если форма полого катода представляет собой форму усеченной сферы, то возникающий кольцевой пучок электронов сходится в центре сферы, позволяя осуществить плавление и кристаллизацию. [c.136]

Физико-химические процессы, протекающие на электроде, изучены сравнительно мало они сложны и разнообразны. При анализе твердых проб пары вещества, помещенного в полость катода, поступают в процессе самого разряда. Механизм поступления окончательно не выяснен. Одни исследователи считают, что происходит катодное распыление, другие, что вещество испаряется при нагревании. Первая гипотеза справедлива для холодных катодов. Для горячих катодов большое значение имеет процесс испарения. Это предположение подтверждается полученными данными, показывающими, что скорость испарения вещества, помещенного в полость катода, изменяется в зависимости от степени нагрева катода, а также часто наблюдающейся фракционной разгонкой вещества. В еще меньшей степени изучены процессы, связанные с возбуждением спектра при разряде в полом катоде. [c.46]

Тлеющий разряд. Тлеющий разряд возникает в достаточно однородном электрическом поле между холодными электродами при давлении от — 0,1 до десятков и сотен миллиметров ртутного столба. Катод в этом типе разряда испускает электроны вследствие его бомбардировки образующимися в зоне разряда ионами и световыми квантами. [c.431]

Плазменный нагрев как метод впервые разработал Рид [94]. О методе полого катода, в котором также используется плазма, говорилось в разд. 5.5. Промышленные плазменные горелки постоянного тока применялись при выращивании кристаллов и раньше [91], но Рид первым использовал как источник нагрева индукционно связанную плазму. Плазменное состояние рассматривается как четвертое состояние материи, характеризующееся тем, что с атомов газа частично или полностью удалены электроны. Температура в плазме может быть очень высокой, достигая многих тысяч градусов. Плазмы образуются при ионизации атомов в пламени или при электрических разрядах. Обычный пример плазмы — электрическая дуга между двумя электродами, возникающая при электрическом разряде (как в сварочном аппарате). Нагрев с помощью электрической дуги известен с тех пор, как появилась возможность получать сильные электрические токи. Плазменные горелки постоянного тока стали выпускаться промышленностью с середины 50-х годов, и способы введения в горелки исходных порошковых материалов хорошо отработаны. Широко известен следующий способ применения горелки ее направляют на холодную поверхность, и подаваемый в пламя материал затвердевает в виде мелкозернистой керамики. Такой метод называется пламенным распылением, он. хорошо описан в литературе. В модифицированном варианте такая горелка может заменить факел в методе Вернейля. На фиг. 5.22 показана плазменная горелка постоянного тока. В общем она действует так между электродами зажигают дуговой разряд постоянного тока, и сильная струя газа сквозь дугу отдувает плазму от электродов. При обычной электросварке одним из электродов служит сам рабочий объект и плавление вещества невозможно, если он не проводящий. Плазменная горелка устраняет это ограничение. Обычное рабочее напряжение в плазменной горелке постоянного тока составляет 10—100 В при силе тока от нескольких сотен до нескольких тысяч ампер. Как сообщают, удается достигнуть температур около 15 000°С. Правда, часто оказывается довольно трудно стабилизировать газовый поток. В худшем случае плазма полностью выдувается из [c.232]

НИИ электрического поля без введения специальных средств, вызывающих ионизацию газа. Между холодными электродами, к которым приложено электрическое напряжение, образуется тлеющий газовый разряд, и величина разрядного тока служит мерой давления. Пределы измерения 1—10 мм рт. ст. Чтобы поддержать самостоятельный газовый разряд при давлениях ниже 10 мм рт. ст., необходимо увеличить путь электрона между катодом и анодом, что достигается наложением дополнительного магнитного поля. Если магнитное поле приложено перпендикулярно плоскости катода, то электрон движется по спирали, длина его пути значительно возрастет, а следовательно, возрастет степень ионизации газа внутри манометра, благодаря чему газовый разряд может сохраняться вплоть до 10 мм рт. ст. Одновременно для увеличения ионизации применяют систему из двух плоских катодов или полый катод с поверхностями, имеющими большую вторичную эмиссию. Разрядный ток манометра после усиления можно непосредственно измерить или использовать для работы автоматических устройств. [c.541]

При малых разрядных токах между холодными электродами и в достаточно однородном электрическом поле основным типом разряда является тлеющий разряд, характеризующийся значительным (50 — 400 в) катодным падением потенциала. Катод в этом типе разряда испускает электроны под действием заряженных частиц и световых квантов, а тепловые явления не играют роли в поддержании разряда. [c.427]

Магнитный электроразрядный манометрический преобразователь представляет двухэлектродную систему— анод н холодный катод (катод в виде двух параллельных пластин, находящихся между полюсами магнита). Для создания самостоятельного разряда на преобразователь подается высокое напряжение (единицы киловольт) через ограничительный резистор, имеющий сопротивление величиной 10 —10 Ом. Магнитное поле служит для увеличения пути свободного электрона, движущегося под действием электрического поля в результате сложной траектории движения. По пути электроны, сталкиваясь с молекулами газа, ионизируют их. При бомбардировке катода ионами возникает вторичная эмиссия. Возрастание тока приводит к уменьшению разности напряжений на электродах за счет увеличенного падения напряжения на ограничительном резисторе. Устанавливается динамическое равновесие, при котором число зарядов, образующихся в объеме преобразователя в единицу времени, равно электрическому току во внешней цепи. Ток разряда при постоянном напряжении и постоянном магнитном поле определяется только давлением. Пределы измерения, определяемые зависимостью разрядного тока от давления (эта зависимость является функцией напряженности магнитного поля и приложенной разности потенциалов, конструктивных особенностей и размеров электродов), достигнутые в настоящее время, составляют 10 —10" Н/м . Благодаря непостоянству [c.177]

Весьма перспективным способом защиты откачиваемого объема от паров масла является применение ионных ловушек. Ионная ловушка (рис. 2-5) использует разряд с холодным катодом в поперечном магнитном поле. Цилиндрические стенки ловушки образуют катод, а по оси цилиндра расположен анод. Магнитное поле направлено вдоль оси цилиндра. Внизу полости разрядника находится отражательная поверхность. В результате совместного действия электрического и магнитного полей электроны описывают длинную циклоидальную траекторию и эффективно ионизуют молекулы газа и пара, которые затем устремляются к катоду, выбивая из него новые электроны, необходимые для поддержания разряда. Ток раз,ряда зависит от давления, составляя обычно несколько микроампер. В результате использования такой ловушки содержание углеводородов в атмосфере остаточных газов снижается до 1 % от первоначальной величины (рис. 2-6). Замечено также, что ионная ловушка снижает содержание и других компонентов остаточных газов. Например, содержание паров воды уменьшается до и первоначальной величины, а кислород почти полностью исчезает. [c.90]

Эти явления могут наблюдаться в первую очередь при распылении тугоплавких металлов, для которых горячий катод является относительно холодным . Вследствие этого изменяются электрические параметры катода и геометрическая форма фокусирующего электрода. Кроме того, в результате легирования катода конденсирующимися парами снижается его точка плавления и катод расплавляется. Продолжительность работы катода в этом случае ограничивается несколькими часами. Во время разогрева возможно коробление катода, что приводит к короткому замыканию и разрушению фокусирующего электрода. Наибольшую проблему при использовании кольцевого катода создает возникновение тлеющего разряда в электрическом поле между катодом и испаряемым металлом, являющимся анодом. [c.240]

Магнитные манометры так же, как термоэлектронные, относятся к классу ионизационных манометров. Их принцип действия основан на ионизации газа в объеме манометра и измерении величины разрядного тока, пропорциональной давлению. Преобразователь магнитного манометра отличается от термоэлектронного тем, что в качестве основного источника электронов здесь применен холодный катод, а для удлинения траектории электронов и поддержания разряда используется магнитное поле. [c.124]

Эти манометры были предложены Пеннингом, и их часто называют его именем. В них используется самостоятельный разряд в магнитном поле при высоком напряжении на холодных электродах. Анод в форме кольца расположен между двумя симметричными плоскими катодами. Напряжение составляет несколько киловольт магнитное поле до 1000 гс перпендикулярно к системе электродов при этом выполняются условия самостоятельного разряда Таунсенда, когда ионная бомбардировка катода порождает такое количество электронов, которое достаточно для воспроизводства исходного количества ионов. [c.112]

Помимо рассмотренных случаев, часто наблюдается процесс поглощения газов, включая инертные, в присутствии электрического разряда. Этот процесс развивается как следствие диссоциации, ионизации или возбуждения газовых молекул в результате их столкновений с электронами. Образующиеся атомы, ионы или метастабильные частицы обладают большим избытком энергии и легко взаимодействуют с материалами электродов прибора и с его оболочкой. В частности, ионы, ускоряемые полем, могут проникать в толщу электродов и удерживаться там механическим путем, вступать в химические соединения или связываться с поверхностью электрическими силами. Электрическое поглощение происходит в приборах с горячим н холодным катодами, в безэлектродном разряде и даже в лампах накаливания. [c.27]

Насос, показанный на фиг. 89, является примером насоса, в котором электрический разряд сконцентрирован магнитным полем вдоль оси насоса между горячим и холодным катодами. Образующиеся положительные ионы перемещаются в сторону катодов, откуда после нейтрализации они уносятся в область предварительного разрежения. Предельное давление, создаваемое насосом с горячим катодом, обычно составляет —10 мм рт. ст. [c.206]

Ионный насос с холодными катодами. На фиг. 90 приведена схема ионного насоса, в котором происходит поглощение газа холодными катодами в электрическом разряде в продольном магнитном поле. Изменение давления и скорости откачки насоса показано на фиг. 91, а, б. [c.206]

Магнитные электроразрядные насосы и агрегаты. Сверхвысоковакуумные магнитные электроразрядные насосы являются эффективным средством создания высокого и сверхвысокого вакуума. Их применяют для безмасляной откачки вакуумных камер. В основе работы магниторазрядного насоса лежит поглощение газов титаном, распыляемым при высоковольтном разряде в магнитном поле. Для зажигания самостоятельного разряда в трубке с холодным катодом при давлении ниже [c.423]

При определенной конфигурации и величине полей - электрического Е и магнитного Я - в ячейках анода возникает холодный разряд. Появляющиеся электроны долго движутся в этих полях по сложным траекториям до того, как попадут на анод. На этом сложном и длинном пути они успевают ионизировать большое число молекул откачиваемого газа, которые после этого оседают на катодах, удаляясь, таким образом, из объема. Это - ионный механизм откачки магниторазрядного насоса. [c.123]

Трудность в использовании полого катода ( холодного разряда) заключается в том, что в первый момент после подачи напряжения происходит дуговой разряд, при котором материал катода сильно расшлляется, и только после разогрева системы он переходит в тихий разряд. Поэтому подбор материала для катода весьма сложен [45]. Обычно стараются подобрать химическое вещество, подобное тому, которое собираются плавить. Как правило, катоды делают из А1, N1, Мо и нержавеющей стали. Получены монокристаллы М Оз, УгОз, Т10а [44], УЛЮд, [46, 47]. [c.238]

Интересным вариантом метода электронно-лучевого плавления, пригодным для выращивания кристаллов непроводящих материало1В, является метод полого катода, иначе называемый методом холодного катода [87]. Этот. метод основан на самостоятельном газовом разряде постоянного тока, создаваемом в полом катоде кольцевой фор. 1ы, окружающем рабочую зону. При давлении Аг, Ог и других газов в несколько миллиметров ртутного столба и при напряжении на катоде в несколько киловольт испускаемые катодом электроны ионизируют газ и образуют проводящую плазму. Ток в плазме достигает нескольких сот миллиампер, причем анодом может служить любая удобная заземленная деталь системы. Таким образом, в отличие от традиционного электронно-лучевого плавления в рассматриваемом случае нагреваемый материал не обязательно должен быть электропроводящим, чтобы замыкалась электрическая цепь. Придавая внутренней стороне катода соответствующую форму, можно сфокусировать электроны и образующиеся ионы на образец и добиться его плавления. Хороший материал для катода — нержавеющая сталь. Хотя катод частично охлаждается циркулирующей внутри него водой, наилучщие результаты, по-видимому, получены при температурах катода, лежащих лишь немного ниже температуры красного каления. В этом смысле термин холодный катод не совсем правилен. Для плавления материалов с температурами плавления, намного превышающими 2200—2500 °С, нержавеющая сталь не годится и требуются другие материалы. Для поддержания плазмы необходимы низкие давления газа, причем достаточно легко ионизирующегося (а не высокий вакуум, как при обычном электронно-лучевом плавлении). Этот газ выполняет еще одну положительную роль, подавляя разложение расплавляемого материала. Такая методика успешно использовалась [87] для выращивания монокристаллов сапфира, иттрий-алюминиевого граната и других веществ методом плавающей зоны. Она, по-видимому, весьма перопективна [c.226]

На фиг. 356 приведена схема ионного насоса, в котором происходит поглощение газа холодными катодами в электрическом разряде в продольном магнитном поле. В стеклянную трубку впаиваются параллельные кольцевые аноды, изолированные от стенок. На аноде создается электрическое напряжение У = 2 4 кв. По о бе стороны от каждого. анода расположены катоды, выполненные в виде дисков. Трубка находится в продольном магнитном яоле, создаваемом соленоидом, [c.493]

В работе были использованы разрядньге трубки различной формы при этом основное требование состояло в том, чтобы поверхность мишени (которую можно было прогревать) могла быть подвергнута бомбардировке положительными ионами известной энергии при известном токе ионов. Первые измерения былн проведены с ионизационным манометром Пеннин-га [2], имеющим холодный катод в виде диска диаметром 2 см и цилиндрический анод длиной 2 см, находящиеся в магнитном поле 1000 гс. В разряде в этой трубке мог быть получен ток положительных ионов 10 мка при давлении 10" мм рт. ст. и разности потенциалов между катодом и анодом 2000 в. Несмотря на то преимущество, что плотность тока велика, такой разряд оказался неудовлетворительным из-за неопределенности средней энергии бомбардирующих ионов и распределения их но поверхности катода. [c.535]

Напряжение пробоя. Возникновение тока в газе под действием, высокого напряжения называют пробоем газа. Если в газ поместить два электрода, соединенных с источником достаточно высокого напряжения, то под действием сильного электрического поля из катода (отрицательного электрода) будут вырываться электроны, даже если катод останется холодным. Это явление называется холодной электронной эмиссией. Вырвавшиеся электроны в электрическом поле получают дополнительную энергию и, на большой скорости сталкиваясь с атомами или молекулами, могут их ионизовать. Каждый электрон ца пути от катода к аноду порождает еще один или несколько электронов, которые, в свою очередь, разгоняясь эле.ктрическидл полем, создают вторичные электроны и ионы. По мере приближения к аноду число электронов возрастает — образуется лавина электронов, соединяющая электроды токопроводящим каналом. Сопротивление газа резко падает. На этом стадия пробоя заканчивается. При достаточно мощном источнике тока после пробоя развивается самостоятельный газовый разряд, который протекает без постороннего ионизатора газа. [c.59]

Вакууманализатор есть масс-спектрометр с малым радиусом траектории частиц, использующий ионный источник с холодным катодом для получения положительных ионов и электронно-лучевую трубку для наблюдения спектра. Один из первых вакуум- анализаторов применил в своей работе Бакус [12]. Этот прибор представлял собой малый масс-спектрометр, в котором источником положительных ионов служил электрический разряд в магнитном поле. Прибор позволял разделить газы с массовыми числами До 50 [13-15]. [c.218]

Кроме названной, ч и-сто термической ду- Катой <. г и, при электродах из некоторых металлов, имеющих низкую температуру кипения, наблюдается так называемая дуга с холодным катодом, в которой необходимая для поддержания разряда эмиссия электронов с катода создается за счет большого градиента электрического поля [5]. [c.371]

К данному типу принадлежит, во-первых, манометр с холодным катодом (манометр Пеннинга), в котором при давлении ниже 10 мм рт. ст. под воздействием приложенного напряжения в магнитном поле возникает газовый разряд. Сила тока в разряде зависит от давления газа. Во-вторых, к ионизационным манометрам относится манометр с раскаленным катодом. В последнем случае происходит эмиссия электронов с раскаленного катода. На пути к собирающему аноду они сталкиваются с молекулами газа и ббразуют положительные ионы, попадающие на отрицательно заряженную сетку. Отнощение электронного тока г к ионному току может служить мерой измеряемого давления. [c.43]