Дуги с холодными катодами

Дуги с горячими катодами

Дуги с подогревным катодом

Дуги с подогревным катодом это несамостоятельные разряды, используются в основном как выпрямители, управляемые включением - выключением разрядного напряжения (газотроны) или изменением фазового сдвига напряжений анода (или катода) и сетки (тиратроны). В дуге катодный слой только ускоряет электроны термоэмиссии настолько, чтобы они поддерживали нужную ионизацию газа. Образующаяся плазма как бы "приближает" анод к катоду, так что ограничение тока объемным зарядом ("закон 3/2" для вакуумного промежутка) в дуге нет. В результате при напряжении между анодом и катодом 10-20 В ток на порядки больше, чем был бы в вакууме.

Дуги с горячими катодами очень распространены. Они бывают от десятков миллиампер (лампы дневного света) до мегаампер (в электролитических ваннах для получения алюминия и магния). Прикатодная область горячего дугового разряда не проще прикатодной области тлеющего разряда, да и изучена явно хуже. Ускоренные непосредственно вблизи катода термоэмиссионные электроны в прикатодной области создают ион-электронные пары. Ионы ускоряются к катоду, на котором производятся 2) 9 термоэмиссионных электронов на один ион. Производство электронов ионами на катоде через тепло (термоэмиссия) энергетически значительно выгоднее, чем прямая ион- электронная эмиссия (как в тлеющем разряде), но возможно только при большой плотности тока. Катодом обычно служит или высокотемпературный металл (часто вольфрам) или расплав металла (ванны при производстве Al, Mg). Несмотря на низкое падение потенциала, электрическое поле около катода в дуге большое, так как плазма поджимает прикатодный слой к поверхности

_м 3/2

катода. Так, для плотностей тока / ~ 10 А/см ток термоэмиссии возрастает за счет эффекта Шоттки в ~ 3 раза (Ek ~ 10⁶ В/см). Однако токи в 10⁸ А/см² объяснить термоэлектронной и автоэлектронной эмиссией катода невозможно, приходится делать предположения о взрывной эмиссии микроострий и о расплавлении поверхности катода и выбросе расплавленного металла в разрядный промежуток с последующей его ионизацией.

Дуги с холодными катодами с это по существу дуги с локальными термоэмиттерами: на катоде образуются токовые пятна, при чем плотность тока должна быть больше критической (для данного металла), иначе дуга гаснет. Это

объясняется необходимостью концентрации энергии для получения электронов

8 2

с катода. Плотности тока очень большие (у меди до 10° А/см!), данные опытов сильно различаются, а теоретического описания нет. Пятна хаотически бегают по катоду, попытки упорядочить их движения пока не дали результата. С 1903г.

Дата добавления: 2014-01-20