Ионы из прикатодной плазмы

Под действием индуцированных электрических полей по периметру ячейки, где магнитные поля максимальны и соответственно максимальны значения dH/dt, протекают индуцированные токи, аналогичные гало-токам, возникающим в плазме токамака при прохождении по ней импульсов разрядного тока и направленными противоположно ему, т. е. по периметру токового канала Еи Е0.

При увеличении тока в ячейке индуцированное электрическое поле Еи направлено противоположно основному.

Ионы из прикатодной плазмы движутся в направлении анода, ускоряясь до энергий, определяемых полем (поскольку по периметру ячейки Еи Е0).

Однако вследствие высокой плотности прикатодной плазмы (порядка 1026 м3) они теряют энергию и кратность заряда на столкновениях с её частицами. Поэтому средняя энергия и заряд ионов уменьшаются с увеличением коэффициента эрозии катода, который непосредственно характеризует плотность и объём плазменного факела. В частности, они уменьшаются по мере увеличения температуры катода, когда коэффициент эрозии возрастает. Поэтому высокоэнергетичные ионы обнаруживаются при кратковременных дугах (микросекундных), когда поверхность катода не успевает нагреться, и отсутствуют при длительных (миллисекундных и более), когда повышается температура испаряемой поверхности.

В случаях, когда, например высоковольтных дуг, индуцированное электрическое поле Еи на четыре порядка больше по сравнению с обычной низковольтной дугой и количество высокоэнергетичных ионов и их энергии существенно больше.

Одновременно индуцированное электрическое поле Еи ускоряет электроны прикатодной плазмы в сторону катода, где они тормозятся у его поверхности, вызывая рентгеновское излучение, всплески которого совпадают во времени с импульсами высокоэнергетичных ионов. В низковольтной дуге величина составляет порядка 109 А/с, Еи, следовательно, ускорение электронов относительно невелик, и излучение практически отсутствует.