Главная | Обратная связь

Закон 3/2 для промежутка между плазмой и электродом.

Несколько слов о применении закона 3/2 к промежутку, где роль эмиттера электронов или ионов играет граница плазмы. Оказывается, этот закон вполне может быть применен и к этой ситуации, однако необходимо отметить следующее обстоятельство. В отличие от термокатода граница плазмы является подвижной и автоматически занимает такое положение, что плотность тока, пропускаемая промежутком между границей плазмы и электродом, или иначе говоря пропускная способность промежутка, равна так называемой эмиссионной способности плазмы. Оценку электронно - эмиссионной способности плазмы или плотности тока электронной эмиссии в некоторых случаях можно сделать используя известное из молекулярно – кинетической теории выражение для числа ударов частиц об стенку

,

где n - число ударов за единицу времени об единичную площадку, n – концентрация, <v> - средняя скорость теплового движения. Соответственно, плотность тока электронной эмиссии будет

.

Что касается ионно – эмиссионной способности плазмы, то здесь ситуация несколько сложнее, но в некоторых случаях можно принять, что эмиссия ионов происходит не с тепловой, а с так называемой Бомовской скоростью, которая совпадает со скоростью ионного звука

.

Обратите внимание, что под корнем стоит не ионная, а электронная температура. Тогда плотность тока ионной эмиссии

j_i=n_bv_B

где n_b – концентрация плазмы на ее границе.

Отметим, также, что полученные выше характеристики биполярного диода вполне применимы к промежутку между термокатодом и эмитирующей ионы плазмой, причем использование в качестве эмиттера ионов плазмы может способствовать существенному увеличению электронного тока через диод с термокатодом. Если в качестве анода использовать электрод, выполненный в виде сетки, то, расположив за ней некоторый генератор плазмы, можно создать ситуацию, когда плазма будет проникать через ячейки сетки и на некотором расстоянии L (меньшем, чем d) от катода сформируется плазменная граница. Плотности ионного тока из плазмы и электронного тока с катода будут связаны соотношением j_i = (m/M)^1/2 j_e а величина электронного тока будет равна

j_e =1.861j₀(d/L)²

Ясно, что такая ситуация возникнет при достаточно высокой ионно -эмиссионной способности плазмы, если же концентрация плазмы мала и ее ионно – эмиссионная способность не превышает j_i =1,861 (m/M)^1/2 j₀, то плазма не сможет проникнуть в промежуток.

Следует обратить внимание, что в рассматриваемой ситуации промежуток, очевидно, уже не будет вакуумным, так как через ячейки анодной сетки в него будет проникать плазмообразующий газ. Если электроны в промежутке разгоняются до энергий, превышающих порог ионизации, то в этом случае ионизационные процессы и генерация плазмы может происходить в самом промежутке. Более подробно процессы не в вакуумном, а в газовом диоде будут рассмотрены на следующей лекции.