Цель работы

В общем случае вольт-амперная характеристика прикатодной области является немонотонной. Существуют три зоны разряда, отличающиеся по знаку локального дифференциального сопротивления. При низкой плотности существует зона возрастания катодного падения, где реалиизуется диффузный разряд. Если плотность термоэмиссионного тока недостаточна, то в пятне происходит перегрев поверхности, повышение термоэмиссионного тока и переход в зону снижения катодного падения. В этой зоне разряд неустойчив, поскольку случайное возрастание плотности тока приводит к выделению дополнительной энергии, приводящей к ещё большему возрастанию плотности тока в микропятне. Возрастание плотности тока прекратится при достижении точки минимума катодного падения, которая и определяет параметры микропятна.

Плотность тока в микропятне, определяемая минимумом катодного падения, зависит от температуры катода. При повышении температуры катода до 3300 К происходит исчезновение микропятна и переход к диффузному режиму. Полученная зависимость снижения плотности тока в пятне при увеличении температуры катода подтверждается экспериментально.

В этих же работах отмечается и снижение вольтова эквивалента теплового потока с 4 до 2 В при повышении температуры катода, что согласуется с расчетом.

Как видно из детальных расчетов, при низких плотностях тока в теле катода и при длине катода больше 6-8 диаметров джоулево Тепловыделение и тепловой поток через холодный конец стержня не оказывают существенного влияния на тепловой поток на горячем конце катода. При этом уравнение упрощается, и полный тепловой поток, учитывающий излучение торца катода, запишется:

Расчёт выполнен также для вольфрамового катода с присадкой иттрия, работающего в плазме аргона. Учитывалось, что работа выхода принимает значение Ф=3,3 эВ. При повышении температуры катода происходит уменьшение области неустойчивости по интервалу плотности тока, а при достижении критической температуры область неустойчивости вырождается, что соответствует переходу к диффузному разряду.