Кристалл CdS 14 страница

Люминофор разрушается от бомбар­дировки его отрицательными ионами, которые вместе с электронами выделя­ются из оксидного катода. Ионы, имея большую мас'су, почти не искривляют свои траектории под действием магнит­ных полей. Поэтому в магнитных труб­ках ионы летят несфокусированным потоком и бомбардируют все время одну и ту же центральную часть экрана, на которой образуется темное ионное пятно. Для его устранения применяют специальные электронные прожекторы с ионными ловушками (см. § 20.5).

В ионном пятне выжженным явля­ется поверхностный слой люминофора. Если повысить анодное напряжение, то электроны проникают глубже в люмино­фор и вызывают интенсивную люми­несценцию. Таким путем можно полно­стью или частично устранить на неко­торое время ионное пятно. Конечно, при этом нельзя превышать допустимое анодное напряжение. В электростати­ческих трубках ионы фокусируются и отклоняются так же, как электроны. У таких трубок ионное пятно не наблю­дается. Но с течением времени уменьша­ется коэффициент вторичной эмиссии экрана, а следовательно, критический по­тенциал и яркость свечения.

Для улучшения свойств экрана по­верхность люминофора со стороны луча покрывают алюминиевой пленкой тол­щиной 0,1 — 2,0 мкм. Эта пленка соеди­нена с проводящим слоем трубки. Ме­таллизированные экраны имеют ряд преимуществ. Вторичная эмиссия люми­нофора уже не нужна. Проводимость алюминиевого слоя обеспечивает уход электронов с экрана в цепь второго анода. Поэтому критический потенциал экрана может быть много выше, чем без металлизации. Следовательно, воз­можны большие скорости электронов, что увеличивает яркость свечения. Уве­личению яркости способствует отраже­ние световых лучей от алюминиевой пленки. Ионы, имеющие сравнительно небольшую скорость, не пробивают алю­миниевую^ пленку, и ионного пятна не возникает. А электроны, обладая боль­шой скоростью, проникают сквозь ме­таллическую пленку в люминофор, хотя и расходуют часть энергии на пробива­ние пленки.

Металлизированные экраны приме­няют в трубках, работающих с высо­кими анодными напряжениями. При низ­ких анодных напряжениях применение таких экранов нецелесообразно, так как слишком большая часть энергии элект­ронов будет теряться (расходоваться на пробивание металлической пленки).

Изображение на экране желательно 'иметь четким и контрастным. Однако ряд причин препятствует этому. Конт­растность ухудшается из-за попадания на экран внешнего света, если изображе­ние наблюдается не в темном помеще­нии. Понижение контрастности и чет­кости создает также ореол — светлое кольцо вокруг светящегося пятна. Иног­да наблюдается два кольца или больше. Происхождение ореола поясняет рис. 20.23. От пятна основная часть световых лучей проходит сквозь стекло наружу, а лучи, идущйе под значитель­ным углом падения к внешней поверх­ности стекла, испытывают полное внут­реннее отражение,, возвращаются к лю­минесцентному слою и рассеиваются на нем, образуя первое кольцо ореола. Часть этих лучей может снова испы­тать полное внутреннее отражение и создать второе кольцо ореола и т. д.

Заметно снижается контрастность за счет отражения лучей света от стенок конической части трубки (рис. 20.24, а). Для уменьшения засветки экрана от такого отражения делают трубки спе­циальной формы (рис. 20.24, б и в).

Рис. 20.23. Образование ореола вокруг элек­тронного пятна

Рис. 20.24. Влияние формы баллона трубки на отражение световых лучей от его стенок

Рис. 20.25. Засветка сферического экрана лу­чами от электронного пятна

За счет кривизны экрана происходит непосредственное освещение его лучами от электронного пятна (рис. 20.25). У плоского экрана этого недостатка нет. Но из-за большого атмосферного давления стекло экрана значительных размеров приходится делать слегка вы­пукЛым. У алюминированного экрана подобные засветки отсутствуют, так как слой алюминия не пропускает световые лучи внутрь трубки. Слабую люминес­ценцию экрана могут также вызвать рассеянные электроны, возникающие за счет вторичной или электростатической эмиссии из электродов.

20.5. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О РАЗЛИЧНЫХ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫХ ТРУБКАХ

В электронных осциллографах ис­пользуют главным образом электроста­тические ЭЛТ. В индикаторных устрой­ствах радиолокационных и гидроакусти­ческих станций применяют, как правило, трубки с магнитным отклонением, а фо­кусировка может быть магнитной или электростатической. Индикаторные труб­ки обычно работают с так называемой яркостной отметкой, когда приходящие сигналы. подаются на модулятор труб­ки и отпирают ее, Применение магнит­ной отклоняющей системы в таких труб­ках позволяет уменьшить искажения изображений и улучшить фокусировку при больших отклонениях луча. Для одновременного наблюдения двух про­цессов выпускают двухлучевые трубки, имеющие в баллоне две однолучевые системы.

Специальные двухцветные индика­торные ЭЛТ, называемые элмитрона-ми, имеют экран из двух люминофоров, дающих свечение разного цвета. В за­висимости от энергии электронов луча получается свечение того или иного цвета. В прошлые годы выпускались запоминающие ЭЛТ, в которых переда­ваемое изображение можно было не только видеть на экране, но и зафикси­ровать, для того чтобы повторять его. Например, в потенциалоскопе перед эк­раном находится мелкоструктурная сет­ка, называемая мишенью и покрытая пленкой высококачественного диэлект­рика с коэффициентом вторичной эмис­сии больше единицы. Под ударами электронов луча в разных местах этой пленки возникает положительный заряд, который зависит от интенсивности луча. На пленке получается так называемый потенциальный рельеф, в разных точках которого изменение потенциала соот­

ветствует яркости разных точек переда­ваемого изображения. Зафиксированное таким образом изображение может хра­ниться длительное время. Однако в последнее время запоминающие трубки уступили место различным устройствам памяти, применяемым в микроэлектро­нике.

Особое место занимают ЭЛТ с тем-новой записью, называемые скиатрона-ми. У них в отличие от обычных ЭЛТ под действием электронного луча веще­ство экрана изменяет коэффициент от­ражения внешнего света и получается темное изображение на светлом экране.

Кинескопы для телевизионных при­емников делают, как правило, с маг­нитным отклонением, и они имеют маг­нитную или электростатическую фокуси­ровку. Магнитное отклонение в кинеско­пах позволяет улучшить фокусировку и увеличить яркость изображения, так как возможно применение более высокого анодного напряжения. Некоторые кине­скопы оформляют в металлостеклянном баллоне.

Рис. 20.26. Схема ионной ловушки

Во многих кинескопах устраивают ионные ловушки, не допускающие по­падания отрицательных ионов на экран и образования ионного пятна. Ловушки обычно работают по принципу разделе­ния потоков электронов и ионов с по­мощью магнитного поля. Один из ва­риантов ионной ловушки показан на рис. 20.26. Ось катода, модулятора и экранирующего электрода расположена под углом к оси трубки, а ось анода имеет излом. Поток отрицательных ионов (сплошные линии) и электронов (штриховые линии), входя в анод, по­падает в поперечное магнитное поле постоянного магнита (заштрихованная область). Ионы, обладающие большой массой, почти не отклоняются магнит­ным полем и попадают на анод. А траектории электронов искривляются, и электроны вылетают из отверстия анода. Постоянный магнит ловушки ус­танавливается снаружи трубки. Для нор­мальной работы кинескопа положение магнита подбирается.

Современные кинескопы имеют пря­моугольный экран и угол отклонения электронного луча по диагонали 110°. Эти кинескопы по сравнению с более старыми, в которых угол отклонения луча был 70°, имеют меньшую длину.

Для получения телевизионного изо­бражения на большом внешнем экране служат проекционные кинескопы, имею­щие небольшой экран с очень ярким свечением. С помощью оптической си­стемы изображение проецируется таким кинескопом на экран размером 1 — 2 м². Изображение еще большего размера можно получить с помощью кванто-скопа, представляющего собой ЭЛТ, у которой вместо обычного экрана так' называемая матрица полупроводниковых лазеров, возбуждаемых электронным лучом.

Широкое применение получили в настоящее время цветные кинескопы. Принцип их работы основан на том, что для получения нужного цвета све­чения необходимо осуществить смеше­ние в разном соотношении трех основ­ных цветов: синего, зеленого и красного, так как человеческий глаз имеет свето­чувствительные элементы трех типов, воспринимающие именно эти три цвета.

Экран цветного кинескопа содержит большое количество миниатюрных кру­пинок люминофоров, дающих синее, зе­леное и красное свечение (например, по 500 000 крупинок для каждого цве­та). На эти крупинки направляются электронные лучи от трех самостоя­тельных электронных прожекторов. Пе­ред экраном в так называемом масоч­ном кинескопе расположена маска — не­прозрачная пластина с отверстиями, число которых равно числу люмино-форных групп, т. е., например, 500000. С помощью сложной отклоняющей си­стемы все три луча проходят через отверстие маски и попадают каждый на

С

Ю

Рис. 20.28. Формуляры на экране харак­трона

Рис. 20.27. Структурная схема системы РЛС и ГАС с характроном

крупинку люминофора своего цвета. Развертывающее устройство заставляет лучи пробегать весь экран по строкам, а сигналы изображения модулируют лу­чи, изменяя их интенсивность. В ре­зультате в разных местах экрана полу­чается свечение того или иного цвета большей или меньшей яркости, создаю­щее передаваемое изображение.

РЛС1 —|
РЛС2 —		ЭВМ		Устройство управления характроном
•

ГАС1

Характрон. В последние годы стали широко применяться так называемые знакопечатающие ЭЛТ, или ЭЛТ со знаковой индикацией. Они используются в качестве единого оконечного индика­торного прибора для группы радиоло­кационных и гидроакустических станций (РЛС и ГАС), установленных, например, на морских судах. Наибольшее распро­странение получил характрон. На рис. 20.27 показана система, в которую входит характрон. Несколько РЛС и ГАС подключены к электронно-вычисли­тельной машине (ЭВМ), которая обраба­тывает получаемые сигналы с информа­цией о тех или иных объектах. От ЭВМ сигналы поступают в специальное устройство управления характроном. Различные объекты, обнаруженные РЛС и ГАС, отображаются на экране ха-рактрона в виде небольших табличек, называемых формулярами и состоящих из.нескольких знаков (буквы, цифры и т. п.). Одновременно видны формуля­ры различных объектов, причем они располагаются соответственно коорди­натам объектов и отображают их пере­движение (рис. 20.28). Таким образом, с помощью характрона можно наблю­дать сразу всю окружающую обстанов­ку, т. е. характрон заменяет несколько индикаторных ЭЛТ, подключавшихся в более старых системах к отдельным

РЛС и ГАС. В этом заключается основ­ное преимущество характрона.

Принцип устройства одного из ха-рактронов показан на рис. 20.29. Элект­ронный луч, изображенный штриховой линией, создается электронным прожек­тором ЭП. Две пары отклоняющих пластин, называемых выбирающими (ВП), направляют луч на матрицу М. Она представляет собой металлическую пла­стину с отверстиями в форме тех или иных знаков. Число отверстий может быть несколько десятков, а их размер не превышает десятых долей милли­метра и несколько меньше диаметра луча. На выбирающие пластины пода­ются необходимые напряжения от уп­равляющего устройства, которым «ко­мандует» ЭВМ. После матрицы элек­тронный луч в сечении приобретает форму соответствующего знака.

Так как, пройдя матрицу, луч от­клоняется к стенке трубки, то с по­мощью фокусирующей катушки ФК и корректирующих пластин КП луч снова направляется вдоль оси трубки и про­ходит формулярные пластины ФП, слу­жащие для небольшого отклонения лу­ча в пределах формуляра. Конечно, напряжения на КП и ФП согласованы с напряжениями на ВП. Фокусирую­щая катушка имеет еще дополнительные обмотки для компенсации наклона зна­ков, возникающего под действием маг­нитного поля основной обмотки.

Для того чтобы формуляр был ви­ден на экране именно в том месте, которое соответствует координатам дан­ного объекта, служат адресные откло­няющие катушки АОК. Электронный

АП Ь

эп

ВП м

ФК

кп

ФП

Рис. 20.29. Принцип устройства характрона

прожектор работает при сравнительно невысоких напряжениях, и поэтому ско­рость электронов в луче не очень ве­лика. Это позволяет отклонять луч с помощью не слишком больших напря­жений и токов, что упрощает управ­ляющее устройство. Для повышения яркости формуляров применяется после-ускорение. Анод послеускорения АП сде­лан в виде проводящего винтового ленточного слоя с большим сопротив­лением. Напряжение послеускорения-постепенно возрастает от витка к витку такого анода, и это обеспечивает мини­мальные искажения изображения на эк­ране. Конечно, существуют характроны и других типов, у которых вместо отклоняющих пластин применяются от­клоняющие катушки и, наоборот, вместо отклоняющих катушек — отклоняющие пластины, а также имеются некоторые дополнительные детали.

Диаметр экрана у характронов мо­жет быть до нескольких десятков сан­тиметров. Размер знаков на экране 2,5 — 3,5 мм. Чтобы изображение форму­ляров на экране не мигало, оно повто­ряется 15 — 20 раз в секунду. Скорость работы современных характронов со­вместно с управляющим устройством такова, что за одну секунду могут формироваться десятки тысяч знаков.

ГЛАВА ДВАДЦАТЬ ПЕРВАЯ

ГАЗОРАЗРЯДНЫЕ

И ИНДИКАТОРНЫЕ ПРИБОРЫ

21.1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАЗРЯД В ГАЗАХ

Газоразрядными (ионными) называ­ют электровакуумные приборы с элект­рическим разрядом в газе или парах. Как правило, газ в таких приборах находится под пониженным давлением. Электрический разряд в газе — это со­вокупность явлений, сопровождающих прохождение электрического тока через газ (или пар). При таком разряде про­текает несколько основных процессов.

Возбуждение атомов. При возбужде­нии атома под ударом электрона один из электронов атома переходит на более удаленную от ядра орбиту, т. е. на более высокий энергетический уровень. Такое возбужденное состояние атома длится обычно Ю^-7 —Ю^-9 с, после чего элект­рон возвращается на нормальную ор­биту и при этом отдает в виде излу­чения энергию, которую атом получил при возбуждении от ударившего электро­на. Излучение сопровождается свечением газа, если испускаемые лучи относятся к видимой части электромагнитного спектра.

Для того чтобы произошло возбуж­дение атома, ударяющий электрон дол­жен иметь определенную энергию, так называемую энергию возбуждения.

Ионизация. Ионизация атомов (или молекул) газа происходит при энергии

ударяющего электрона большей, чем энергия возбуждения. В результате иони­зации из атома выбивается электрон. Следовательно, в пространстве будут два свободных электрона, а сам атом превратится в положительный ион. Если эти два свободных электрона при дви­жении в ускоряющем поле наберут достаточную энергию, то каждый из них может ионизировать новый атом. Тогда свободных электронов будет уже четыре, а ионов — три. Эти электроны снова мо­гут произвести ионизацию. Таким об­разом, происходит лавинообразное на­растание числа электронов и ионов.

Возможна также ступенчатая иони­зация. От удара одного электрона атом переходит в возбужденное состояние и, не успев вернуться в нормальное состоя­ние, ионизируется от удара второго электрона. Увеличение в газе числа за­ряженных частиц за счет ионизации на­зывают электризацией газа.

Ниже приведены значения энергии возбуждения и ионизации (в электрон-вольтах) для некоторых газов:

	й^воз	W " ион
Водород..	.. 11,1	13,5
	20,8	24,5
	16,6	21,5
	й^воз	W ион
	.. 11,6	15,5
	,, 8,4	12,1
Криптон..	.. 10,4	14,0

Рекомбинация. Наряду с ионизацией в газе происходит и обратный процесс нейтрализации противоположных по знаку зарядов. Положительные ионы и электроны совершают в газе беспоря­дочное (тепловое) движение и, прибли­жаясь друг к другу, могут соединиться, образуя нейтральный атом. Этому спо­собствует взаимное притяжение разно­именно заряженных частиц. Восстановле­ние нейтральных атомов называют ре­комбинацией. Полученный в результате рекомбинации нейтральный атом может снова ионизироваться, а затем его со­ставные части — положительный ион и электрон опять могут рекомбинировать и т.д.

Рекомбинация приводит к уменьше­нию числа заряженных частиц, т. е. к деиоцизации газа. В зависимости от пере­веса ионизации или рекомбинации соот­ветственно увеличивается или уменьша­ется число заряженных частиц. В уста­новившемся режиме число электронов (или ионов), врзникающих за 1 с вслед­ствие ионизации, равйо числу нейтраль­ных атомов, получающихся за то же время в результате рекомбинации. При возникновении электрического разряда в газе ионизация имеет перевес над рекомбинацией. Наоборот, при уменьше­нии интенсивности электрического раз­ряда рекомбинация имеет перевес над ионизацией. А с прекращением разряда ионизация исчезает, и вследствие ре­комбинации восстанавливается ней­тральное состояние газа.

Поскольку на ионизацию затрачи­вается энергия, то положительный ион и электрон, получившиеся после иони­зации, имеют в сумме энергию боль­шую, чем нейтральный атом. Поэтому рекомбинация сопровождается выделе­нием лучистой энергии. Обычно при этом наблюдается свечение газа.

Для рекомбинации требуется некото­рый промежуток времени, и поэтому деионизация в зависимости от рода газа и его давления совершается за Ю^-5 —Ю^-3 с, Таким образом, по срав­нению с электронными газоразрядные приборы значительно более инерционны и, как правило, не могут работать на высоких частотах. Основная причина инерционности — именно малая скорость деионизации (время возникновения раз­ряда составляет Ю^-7 — Ю^-6 с, т.е. элек­тризация происходит гораздо быстрее).

Виды электрических разрядов в газах. Различают самостоятельный и несамо­стоятельный разряд в газе. Самостоя­тельный разряд поддерживается под действием только электрического напря­жения. Несамостоятельный разряд мо­жет существовать при условии, что помимо электрического напряжения дей­ствуют еще какие-либо внешние иони­зирующие факторы. Ими могут быть лучи света, радиоактивное излучение,

термоэлектронная эмиссия накаленного электрода и др. Рассмотрим основные виды электрических разрядов.

Темный, или тихий, разряд является несамостоятельным. Он характеризуется плотностью тока в единицы микроам­пер на квадратный сантиметр и весьма малой плотностью объемного заряда. Поле, созданное приложенным напряже­нием, при темном разряде практически не зависит от плотности объемного заряда, влиянием которого можно пре­небречь. Свечение газа обычно незаметно. В газоразрядных приборах для радио­электроники темный разряд не исполь­зуется, но он предшествует другим ви­дам разряда.

Тлеющий разряд относится к само­стоятельным. Для него характерно све­чение газа, напоминающее свечение тле­ющего угля. Плотность тока при этом достигает единиц и десятков миллиампер на квадратный сантиметр, и образуется объемный заряд, существенно влияющий на электрическое поле между электро­дами. Напряжение для тлеющего разря­да составляет десятки или сотни вольт. Разряд поддерживается за счет электрон­ной эмиссии катода под ударами ионов.

Основные приборы тлеющего раз­ряда — стабилитроны (газоразрядные стабилизаторы напряжения), газосвет­ные лампы, тиратроны тлеющего раз­ряда, знаковые индикаторные лампы и декатроны (газоразрядные счетные при­боры).

Дуговой разряд получается при плотности тока, значительно большей, чем в тлеющем разряде. К приборам несамостоятельного дугового разряда относятся газотроны и тиратроны с накаленным катодом. В ртутных вен­тилях (экситронах) и игнитронах, имею­щих жидкий ртутный катод, а также в газовых разрядниках происходит само­стоятельный дуговой разряд.

При дуговом разряде плотность то­ка может доходить до сотен ампер на квадратный сантиметр и объемный за­ряд сильно влияет на процессы в газе. Ток дугового разряда поддерживается за счет термоэлектронной эмиссии на­каленного твердого катода или электро­статической эмиссии жидкого ртутного катода. При дуговом разряде почти все напряжение (10 — 20 В) сосредоточено около катода. Малое падение напряже­ния при большом токе — особенность дугового разряда. Этот разряд сопро­вождается интенсивным свечением газа. Дуговой разряд может быть не только при пониженном, но и при нормальном или повышенном давлении, например в киноаппаратах и прожекторах.

Искровой разряд имеет сходство с дуговым. Он представляет собой крат­ковременный (импульсный) электриче-кий разряд при сравнительно высоком давлении газа, например при нормаль­ном атмосферном. Обычно в искре наблюдается ряд импульсных разрядов, следующих друг за другом. Искровой разряд используется в разрядниках, слу­жащих для кратковременного замыкания тех или иных цепей.

Высокочастотные разряды могут возникать в газе под действием пере­менного электромагнитного поля даже при отсутствии токоподводящих элект­родов (безэлектродный разряд).

Коронный разряд является самосто­ятельным и используется в газораз­рядных приборах для стабилизации напряжения. Он наблюдается при срав­нительно больших давлениях газа в тех случаях, когда хотя бы один из электро­дов имеет очень малый радиус (острие, заостренный край, тонкая проволочка и др.). Тогда поле между электродами получается неоднородным и около за­остренного электрода, называемого ко-ронирующим, напряженность поля резко увеличивается. Коронный разряд возни­кает при напряжении в сотни или тыся­чи вольт и характеризуется малыми токами.

Разрядный промежуток при корон­ном разряде имеет две области: коро-нирующий слой около коронирующего электрода и остальную часть, называе­мую внешней областью. В коронирую-щем слое происходит возбуждение и ионизация атомов, а также свечение газа. Обычно коронирующим электродом яв­ляется анод. На границе коронирую­щего слоя и внешней области возни­кают свободные электроны за счет иони­зации газа световыми квантами (фото­

нами), источником которых служит ко-ронирующий слой. Поток электронов движется к аноду и на своем пути возбуждает и ионизирует атомы.

Во внешней области, которая оста­ется темной, ионизация и возбуждение атомов отсутствуют вследствие малой напряженности поля, а происходит лишь движение частиц, имеющих заряд того же знака, что и у коронирующего элект­рода. При коронирующем аноде во внешней области движутся положитель­ные ионы.

Поскольку при коронном разряде возбуждение и ионизация охватывают только часть разрядного промежутка, этот разряд считают неполным пробоем газа (полным пробоем является искровой или дуговой разряд). При увеличении напряжения ток растет, коронирующий слой расширяется и разряд переходит в искровой, если давление газа значи­тельно, или тлеющий, если давление низкое.

21.2. ТЛЕЮЩИЙ РАЗРЯД

		А +
		X
+ф ^1

Рис. 21.1. Распределение потенциала между электродами при отсутствии разряда (/), в электронном приборе (2) и в газоразрядном приборе с тлеющим разрядом (3)

Рассмотрим тлеющий разряд между плоскими электродами (рис. 21.1). При отсутствии разряда, когда объемного заряда нет, поле однородно и потенци­ал между электродами распределен по линейному закону (кривая 1). В электрон­ном (вакуумном) приборе при наличии эмиссии существует отрицательный объ­емный заряд, создающий вблизи катода потенциальный барьер (кривая 2). Этот барьер препятствует получению боль­шого анодного тока. В газоразрядном приборе с тлеющим разрядом за счет большого числа положительных ионов создается положительный объемный за­ряд. Он вызывает изменение потенциала в пространстве анод — катод в положи­тельную в сторону. Потенциальная диа­грамма «выгибается» вниз (кривая 3).

Как видно, в газоразрядном прибо­ре распределение потенциала таково, что почти все анодное напряжение при­ложено к тонкому слою газа около катода. Эта область,(/) называется об­ластью катодного падения потенциала. Около катода создается сильное уско­ряющее поле. Анод как бы приближа­ется к катоду. Роль анода выполняет «нависшее» над катодом ионное облако с положительным зарядом. В результате этого действие отрицательного объем­ного заряда компенсируется, поэтому потенциального барьера около катода нет.

Другая часть разрядного промежутка (//) характеризуется небольшим измене­нием напряжения. Напряженность поля в ней мала. Ее называют областью электронно-ионной плазмьи Плазма — это сильно ионизированный газ, в ко­тором число электронов и ионов прак­тически одинаково. В плазме беспоря­дочное (тепловое) движение частиц пре­обладает над их направленным движе­нием. Но все же электроны движутся к аноду, а ионы — к катоду.

Силы поля, действующие на электро­ны и ионы, одинаковы и лишь противо­положны по направлению, так как заря­ды этих частиц равны, но обратны по знаку (напомним, что сила, действующая на заряд, F = еЕ, где Е — напряженность поля, е — заряд). Но масса иона в ты­сячи раз больше массы электрона. Даже у самого легкого газа — водорода мас­са положительного иона в 1840 раз пре­вышает массу электрона. Соответствен­но этому ионы получают меньшие уско­рения и приобретают относительно малые скорости. Следовательно, ток в ионных приборах практически создается перемещением электронов. Доля ионно­го тока весьма мала, и ее можно не принимать во внимание. Ионы выполня­ют свою задачу: они создают положи­тельный объемный заряд, который зна­

чительно превышает отрицательный объемный заряд и уничтожает потенци­альный барьер около катода.

Область катодного падения напряже­ния играет важную роль. Проникшие из. плазмы в эту область ионы полу­чают здесь ускорение. Ударяя в катод с большой скоростью, ионы выбивают из него электроны. Этот процесс не­обходим для поддержания разряда. Ес­ли скорость ионов недостаточна, то электронной эмиссии не получится и разряд прекратится. Вылетевшие из ка­тода электроны в области катодного падения также ускоряются и могут иони­зировать атомы газа. Электроны сталки­ваются с атомами газа в различных частях плазмы. Поэтому ионизация про­исходит во всем ее объеме. В плазме совершается также и рекомбинация.

Следует иметь в виду, что только малая часть ионов, возникших в плазме, вызывает электронную эмиссию катода. Большинство ионов рекомбинирует с электронами и не доходит до катода. Если тлеющий разряд возник, то число ионов, ударяющих в катод в течение одной секунды, таково, что они выби­вают столько электронов, сколько их было выбито за предыдущую секунду. Эти вновь выбитые электроны создают в плазме столько же ионов, сколько получалось там в течение предшествую­щей секунды, и тогда снова определен­ная часть этих ионов дойдет до катода и выбьет за 1 с прежнее число элект­ронов. Подобный процесс повторяется каждую секунду и обеспечивает суще­ствование тлеющего разряда при опре­деленном значении тока.

При возникновении тлеющего разря­да появляется свечение газа около катода. С увеличением тока оно усиливается, расширяется и распростра­няется на всю плазму.

Тлеющий разряд существует при напряжении между электродами не ниже определенного значения. Если напряже­ние недостаточно, то ионы, ударяя в катод, не выбивают из него электронов. Несамостоятельный темный разряд пере­ходит в самостоятельный тлеющий при напряжении возникновения тлеющего разряда U_B, или напряжении зажига­ния. Последнее название наиболее рас­пространено, хотя и не рекомендуется.

Дата добавления: 2015-05-06