Катоды в дуговом разряде

Принцип действия плазматрона состоит в том, что при охлаждении поверхностного слоя облака дугового разряда происходит сжатие разрядного шнура дуги, в результате чего увеличивается плотность тока в ней. Это достигается помещением графитовых или тугоплавких электродов в камеру, в которую вводят струю инертного газа в направлении касательных к камере. Механизм работы плазмотрона ясен из рис. 30.9. В горящую дугу вводят аэрозоль анализируемого раствора. Вихреобразные струи инертного 1 аза охлаждают снаружи облако разряда и выносят образуемую плазму через отверстие в катоде в виде светящейся струи длиной 10—15 мм. По мере увеличения скорости потока через выходное отверстие возрастает электропроводность струи, что приводит к повышению плотности тока и увеличению температуры [c.663]

Рис. 28. Схема дугового плазмотрона / — водоохлаждаемый катод 2 —изолятор 3 — водоохлаждаемое сопло (анод) 4 — подача газа 5 — подача напыляемого материала 6 — дуговой разряд 7 — струя плазмы 5 — поток расплавленных частнц материала 9 — питание (10 кВт)

Рис. 30. Лампа с полым катодом и дополнительным низковольтным дуговым разрядом. /—>полый катод 2—анод 3—оксидированный подогревный катод дугового разряда 4 — анод дуги

Возникновение дугового разряда при изменении силы тока в разрядном промежутке при низком давлении (133,3 Па) отмечено точкой на статической вольт-амперной характеристике (рис. 4.1). Распределение электрического потенциала между электродами при горении дуги неравномерно (рис. 4.2), поэтому в пространстве катод I - анод 2 выделяют три характерных области анодного падения напряжения I, столба II и катодного падения III (рис. 4.2). Дуга отличается малым 80 [c.80]

Был предложен ряд гипотез для объяснения работы катода дугового разряда с металлическими электродами. Исключая обычную термоэлектронную эмиссию, наиболее распространенной точкой зрения является электронная эмиссия под воздействием сильного электрического поля. Предполагается, что такое поле возникает из-за большого пространственного заряда положительных ионов, отстоящего на расстоянии средней длины свободного пробега от катода. Вариантом этой гипотезы является совместное действие электрического поля и температуры. [c.287]

Для объяснения процессов на катоде ртутной дуги предполагалось также [1706—1714] образование в катодном слое много кратно заряженных ионов, вызывающих при ударе о поверхность катода усиленное выделение электронов благодаря большому запасу потенциальной энергии таких ионов. Об автоэлектронной эмиссии, влиянии посторонних плёнок и других специфических процессах на катоде дугового разряда смотрите также [1724—1732]. [c.515]

Катодное пятно является источником интенсивного потока электронов. В этом пятне и в прилегающем к нему слое пространственного заряда сосредоточены все процессы, необходимые для поддержания дугового разряда. О явлениях на катоде дугового разряда смотрите также [1783—1787, 1813, 1814, 1816—1818, 1820]. [c.520]

Дуговой разряд создается при высоких давлениях газа, и обусловлен тем, что катод сильно разогревается, в результате чего возникает термоэлектронная эмиссия. [c.252]

Дуговой плазмотрон представляет собой охлаждаемую проточной водой металлическую камеру, в торцы которой вмонтированы изолированные от корпуса графитовые цилиндрические анод и катод. В центре анода просверлено отверстие для ввода графитового стержня с центральным неглубоким кратером для порошкообразной пробы в центре катода имеется свободное отверстие. Внутрь корпуса плазмотрона тангенциально подается газ — аргон, азот или гелий — который, создавая внутри вихревой поток, выходит затем наружу через отверстие в катоде. Если между анодом и катодом создать дуговой разряд и одновременно подать в камеру поток газа, то дуговая плазма может быть оторвана от катода и выведена через отверстие в катоде наружу, с образованием над катодом узкого устойчивого плазменного шнура высотой до нескольких сантиметров. Разумеется, отрыв шнура от катода не означает разрыва электрической связи между анодом и катодом. Стекающие с плазменного шнура заряды с малой плотностью тока возвращаются диффузно на широкую поверхность катода, замыкая, таким образом, цепь, но и не разрушая материал катода. [c.367]

Работоспособность плазмотрона определяется катодом, который играет важную роль в процессе плазмообразования. Основные технологические показатели, характеризующие работу катодов при плазменных процессах максимально допустимая сила тока, эрозионная стойкость, способность к возбуждению дугового разряда и поддержанию его стабильного горения. В прилегающей к катоду области происходят важнейшие физические процессы, существенно влияющие на общую характеристику сжатой дуги. Вследствие высокой температуры сжатой дуги и большой плотности тока катоды работают в очень тяжелых термических условиях. Температура поверхности катода в местах локального контакта с плазмой может достигать 2000 - 4000 К и выше. [c.61]

На рис. 3.1 показана схема дуги постоянного тока. Зажженный разряд поддерживается за счет термоэлектронной эмиссии с поверхности раскаленного катода. Падение напряжения на электродах обычно составляет 30—70 В и зависит от многих факторов материала электрода, силы тока через дугу, дуговогО промежутка, состава и давления атмосферы. Максимальное падение напряжения наблюдается при использовании угольных электродов введение в дуговой разряд легко ионизующихся элементов снижает напряжение. В рабочем режиме сила тока, питающего дугу, изменяется от нескольких единиц до нескольких десятков ампер в зависимости от поставленной задачи. [c.34]

Для обеспечения свободного движения электронов, для защиты катода от окисления, а также во избежание дугового разряда между электродами в электронно-лучевой установке создается весьма низкое давление (порядка 0,01 Па). [c.302]

Дуговой разряд наблюдается при силе тока не менее нескольких ампер. Для этого типа разряда характерно малое, порядка 10 в, катодное падение потенциала и высокая плотность тока. Для горения дугового разряда существенна высокая электронная эмиссия катода, термическая ионизация в плазменном столбе. Спектр дуги обычно содержит линии материала катода. [c.427]

Чаще всего имеют дело с дугами с раскаленным катодом, температура которого составляет несколько тысяч градусов. Наиболее нагретой частью катода является катодное пятно. Усиленное испускание электронов (термоэлектронов) катодом есть одно из условий существования электрической дуги. Однако существуют дуги с холодными электродами (например, ртутная дуга). Дуговой разряд в этом случае поддерживается автоэлектронной эмиссией катода, обусловленной туннельным прохождением электронов сквозь потенциальный барьер, образованный двойным электрическим слоем на поверхности катода. [c.353]

Режим зажигания лампы состоит в следующем при введенном реостате 1 1 включают рубильники Рх и Рз-Постепенно доводят ток накала спирали катода до 4,5— 5 а. Через 1—2 мин выключают рубильник Рг- В лампе возникает дуговой разряд величина тока разряда регулируется реостатом [c.220]

В этом случае при наличии электрического поля, создаваемого между двумя электродами — между анодом (+) и катодом (—), электроны и ионы будут двигаться к соответствующим электродам, осуществляя перенос электрических зарядов. Наибольшую роль в переносе зарядов играют электроны, отличающиеся меньшей массой и, следовательно, большой подвижностью. Это характерно для любого газового разряда. Для дугового разряда, с которым обычно имеют дело в электротермических устройствах, или, как дальше будем называть, коротко — электрической дуги, характерны следующие особенности [c.54]

Более надежными в работе показали себя дуговые испарители. В насосах с испарителями этого типа между корпусом насоса — анодом и электродом-испарителем — катодом, выполненным из активного металла, зажигается электрическая дуга постоянного тока. Хаотическое перемещение катодных пятен по поверхности геттера, наблюдающееся в дуговом разряде, обеспечивает сравнительно равномерное его испарение. Дуговые испарители, имея массивный катод из распыляемого металла, могут обеспечивать продолжительную работу насоса, а благодаря высокой плотности тока в зоне катодного пятна испарение геттера может происходить с высокой скоростью. [c.54]

Рще лучшие результаты получены при определении элементов с низкой и средней энергией ионизации (менее 9 эВ) при воздействии на дуговой разряд однородного магнитного поля (О/уШ). В работе [225] приведены результаты исследования этого эффекта. Работа выполнена с вертикальной дугой постоянного тока силой 10 А нижний электрод с шейкой, диаметр кратера 4,4 мм, глубина 2 мм верхний электрод заточен на конус аналитический промежуток 3 мм. Напряженность магнитного поля 8, 16 и 24 кА/ м, Угольный пороиюк содержал металлы в виде оксидов магния — 0,00003% алюминия, железа, индия, марганца, хрома, олова, сурьмы, свинца, ванадия— 0,001% цинка—0,01%. При наложении ОМП любой напряженности возрастает эффект прикатодного усиления атомных и особенно ионных линий. Так, при наложении ОМП оптимальной напряженности (8 кА/м) атомные линии Мп 279,4 нм М 285,2 нм Сг 301,7 нм и Ре 302,0 нм усиливаются у катода соответственно в 2,5 3,4 4,2 и 3,2 раза, а ионные линии Мп 294,9 нм Mg 279,6 нм Сг 283,5 нм и Ре 259,8 нм — соответственно в 5,7 4,1 5,3 и 5,2 раза. При наложении ОМП усиление линий начинается уже вблизи анода и достигает максимума в прикатодном участке. Авторы объясняют такое усиление линий эффектом магнитодинамического сжатия плазмы у катода ( пинч-эффект ), благодаря чему происходит увеличение количества частиц элементов в плазме вдоль всего разрядного промежутка по направлению от аиода к катоду. [c.122]

Для проведения экспериментов был использован плазмотрон мощностью 15 кет с аргоновой стабилизацией разряда. Дуговой разряд зажигался между вольфрамовым катодом и охлаждаемым водой медным анодом. Истечение аргоновой плазмы в атмосферу происходило через сопло диаметром 3 мм в аноде. Метан вводился в плазменную струю под углом 90° к направлению истечения плаз-лы через специальные отверстия диаметром 0,6 мм в стенке сопла. [c.73]

В тлеющем разряде катод остается холодным, и наблюдается большое катодное падение потенциала, вызванное своеобразным распределением пространственных зарядов. В тлеющем разряде уменьшение внешнего сопротивления приводит к увеличению плотности тока. При некоторой плотности тока напряжение на концах разрядной трубки начинает падать, характеристика разряда становится падающей, и тлеющий разряд переходит в дуговой разряд с большой плотностью тока [c.37]

Элекпгрияеская дуга — это разряд при большой силе тока (более 1 а) и низком катодном падении потенциала (менее 20 в). Плотность эмиссии электронов с катода дугового разряда достигает значений 10 —-10 а см . [c.433]

Миткевич установил природу процессов на катоде дугового разряда. [c.16]

Рис. 20 и 21. Усиление спектральных линий перед катодом дугового разряда (снимок Маннкопффа и Петерса, Геттинген, с Гильгером Е I). Линии исходят от примесей углей (см. стр. 37). Необозначенные линии представляют ЛИВИИ железа, сплошь обнаруживающие эффект усиления. [c.45]

В 1940 году была сделана удачная попытка дать объясне1ше явлениям, имеющим место на катоде дугового разряда, исходя из положений теории изотермической плазмы [1209]. [c.396]

В данной работе предполагалось выяснить, какие физические свойства металла оказывают решающее значение при эрозии вещества с анода и катода дугового разряда. Опыты выполнялись с металлами платиновой группы, золотом, серебром и медью. В качестве источника дугового разряда использовали генератор ГЭУ-1, а также ртутный выпрямитель (ВАРЗ-120-30) с высокочастотным поджигом. Противоэлектродом в большинстве опытов служил графитовый стержень диаметром 6 мм. Испарение производилось в атмосфере воздуха и аргона при силе тока 6 а. Критерием электрической эрозии служила средняя убыль в весе электродов за единицу времени. Электродами дуги были металлические стержни диаметром 5—6 мм и длиной 8—12 мм, которые вставлялись в держатели, охлаждаемые проточной водой, или графитовые электроды, в кратер которых помещали исследуемые металлы. [c.23]

Для создания электронных пучков используют специальные электронные пушки с катодами в виде проволочной петли из вольфрама или сплава вольфрама с рением [14]. Плотность тока термоэлектронной эмиссии достигает 5 А/см2. В. игольчатых катодах к вершине петли прикрепляют иглу с радиусом кривизны менее 1 мкм, с поверхности которой в полях напряженностью 10 -10 В/см в результате электронной эмиссии плотность тока возрастает до 10 Л/рм2. В технологических установ1 ах с интенсивными (сильноточными) электронными потоками находят применение плазменные эмиттеры на основе тлеющих и дуговых разрядов [15]. В этих эмиттерах площадь и форма эмиссионной границы определяется свойствами плазмы и условиями токоотбо- [c.102]

На рис. 8.5 изображена конструкция отечественной многоэлементной лампы с комбинированным разрядом типа ЛК- Катоды 6 выполнены в виде дисков из различных металлов с центральными отверстиями. Между качодамн 6 н аггодо.м 3 инициируется тлеющий разряд, обеспечивающий получение внутри указанных отверстий атомного пара большой концентрации. Дуговой разряд между оксидным катодом 8 и анодом 3 пронизывает дисковые катоды, и происходит эффективное возбуждение атомных паров в положительном столбе дугового разряда. Для локализации дугового разряда внутри дисковых электродов 6 применяют две слюдяные диафрагмы с центральными отверстиями 4 и 7, между которыми смонтированы керамические чашечки 5 (внут ри чашечек помещены дисковые электроды — катоды). Колба лампы 2 имеет окно /, выполненное из увиолевого стекла, прозрачное в диапазоне 210— 2000 нм. Лампа собрана на восьмиштыревой ножке. 9, имеет штенгель 10 для откачки лампы. В рассматриваемой лампе за [c.145]

Дуговой разряд по длине можно подразделить на три области среднюю—столб дуги, прикатодную и прианод-ную области В столбе дуги потенциал растет линейно по направлению от одного конца к другому в приэлект-родных областях, протяженность которых весьма мала (порядка 10 = см), он изменяется скачком. Между тем-эти приэлектродные области, в первую очередь прика-тодная, образуют те потоки заряженных частиц, которые в столбе дуги ионизируют газ. Под действием бомбардирующих катод ионов он разогревается и находящиеся в нем, как во всяком металле, свободные электроны получают такие скорости теплового движения, что оказываются в состоянии преодолеть потенциальный барьер у поверхности катода и ВЫЙТИ В дуговой промежуток, где они ускоряются электрическим полем и при столкновении с нейтральными частицами ионизируют их толчком. Такая термоэлектронная эмиссия требует высокой температуры катода (более 2000 К), поэтому она возможна лишь тогда, когда катод выполнен из тугоплавкого материала. Катод из менее тугоплавкого материала интенсивно испаряется, и электроны выходят из окружающего катод раскаленного облака пара. [c.182]

Если дуговой разряд горит при атмосферном (или высоком) давленйи, то дуга имеет определенный поперечный размер, ее столб резко отграничен от окружающего пространства. На катоде и аноде имеются катодные и анодные пятна, на которые опирается дуга. Эти пятна имеют высокую температуру, плотность тока в [c.182]

Разряды низкого давления —это источники излучения, в которых испускание света происходит за счет электрического разряда между двумя электродами при давлениях менее 100 кПа. Анализируемая проба обычно служит катодом. Вещество испаряется в течение разряда путем атомной и ионной бомбардировки. Это явление называют катодным распылением. Вблизи катода образуется тлеющий разряд. Его размер и интенсивность зависит от силы тока. В качестве источников излучения использованы разряды нескольких типов, включая дуговые разряды, лампы Гейсслера и лампы с полым катодом. В конце 1960-х Гримм разработал новый вид тлеющего разряда, в котором плоская проба служила катодом (рис. 8.1-6). Таким образом, пробу можно легко помещать в лампу [8.1-19-8.1-20]. [c.23]

При плазменном анодировании основные электроды газоразрядного промежутка (катод и анод) служат только для поддержания разряда. Диэлектрическую подложку с окисляемой пленкой погружают в кислородную плазму и подают смещение, независимое от основного разряда. Для протекания постоянного тока в цепи анодиру--емой пленки применяют контрэлектрод, погруженный в плазму. Возможно использование любого разряда низкого давления тлеющего, дугового, высокочастотного и сверхвысокочастотного. Важно, чтобы разряд мог образовывать плазму с необходимыми параметрами в больщих объемах и не вызывал распыления электродов, так как продукты распыления будут загрязнять растущий окисел и станут источниками дефектов. Дуговой разряд отвечает этим требованиям, однако он малопригоден для промышленного использования из-за быстрого разрушения термокатода в активной кислородной среде. Применение безэлектродных ВЧ и СВЧ разрядов позволяет полностью исключить распыление основных электродов, но остается возможным распыление контрэлектрода и диэлектрических стенок вакуумной камеры. [c.155]

Газовая температура в лампе составляет 350-450 К. Это обстоятельство в сочетании с пониженным давлением газа приводит к тому, что основные факторы уширения спектральных Л1ший (эффекты Допплера и Лорентца) здесь значительно меньше, чем в атомизаторе. Если к тому же сила разрядного тока невелика, удается удерживать уширение линий вследствие самопоглощения в допустимых пределах. Например, полуширина резонансной линии Са 422,7 нм составляет 0,0009 нм при токе через лампу 5 мА и 0,0015 нм при токе 15 мА. В некоторых типах ламп интенсршность излучения повышается за счет дополнительного дугового разряда, зажигаемого на выходе из полости катода. [c.827]

При определении галлия в породах и минералах можно работать методом так называемого катодного слоя [76, 77, 848, 1086, 1143, 1144]. Метод основан на усилении интенсивности линий определяемых элементов с относительно небольшим потенциалом ионизации у катода в дуговом разряде за счет миграции ионов к катоду, при условии введения в дугу небольшого количества вещества. По сравнению с анодным возбуждением метод катодного слоя дает большую абсолютную чувствительность определения галл1ия при примерно одинаковой относительной чувствительности. Для определения используют наиболее чувствительные линии галлия в ультрафиолетовой области спектра 2944,2 и [c.158]

Дуговой разряд характеризуется протеканием сильного тока (порядка амперов) при сравнительно невысокой разности потенциалов (несколько десятков вольт). Раскаленный катод служит в качестве источника термоэлектронной эмиссии. Выделенные электроны значительно ускоряются в электрическом поле между электродами и при ударах с атомами и молекулами в межэлектродном пространстве ионизируют их, причем выделяются новые электроны, которые также участвуют в этом процессе. Полученные и ускоренные электрическим полем ионы при столкновении с катодом выбивают из него новые электроны. [c.359]

Чаще всего имеют дело с дугами с раскаленным катодом, температура которого составляет несколько тысяч градусов. Наиболее нагретой частью катода является катодное пятно. Усиленное испускание электронов (термоэлектронов) катодом есть одно из условий существования электрической дуги. Однако существуют дуги и с холодными электродами (например, ртутная дуга). Дуговой разряд в этом случае поддерживается автоэлект-ронной эмиссией катода, обусловленной туннельным прохождением электронов сквозь потенциальный барьер, образованный двойным электрическим слоем на поверхности катода. Не исключена также возможность,, что источником Эотектрических зарядов в дуге с холодными электродами, горящей при высоких давлениях, служит термическая ионизация нагретого газа около катода. [c.444]

Механизм дугового разряда сложен и до сих пор не понят до конца. Ток, поддерживающий дугу, создается электронами, которые испускаются поверхностью катода. Эти электроны ускоряются потенциалом, создаваемым между электродами, и достигают анода со скоростями, достаточно высокими для того, чтобы сильно накалить его поверхностный слой. Пар, образованный нагретым анодом, ионизуется электронами возникающие при этом катионы вместе с теми, которые образуются в плазме дуги, движутся по направлению к катоду. Бомбарди- [c.90]

Дуговой разряд горит обычно между анодом и небольшим пятном на поверхности катода, причем со временем положение пятна может изменяться. Это вызывает изменение тока в цепи, вследствие чего изменяются длина плазменного шнура и его температура. Эти флуктуации м piнo уменьшить, включив в разрядную цепь катушку индуктивности, но полностью исключить их нельзя. Поэтому атомы образца, поступающего в разряд, испаряются и возбуждаются неодинаково, что приводит к изменению во времени интенсивности излучения. [c.91]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология