Присутствие плёнки окислов

По периметру ячейки, где изменение магнитного поля максимально и максимально индуцированное электрическое поле Еи, последнее ускоряет электроны в сторону анода. При малых токах низковольтной дуги (10...20 А), когда dl/dt относительно невелико, энергия этих электронов составляет 50 эВ; при dl/dt 1013 А/с их энергия превышает 1 кэВ. При погасании катодного пятна, когда большинство ячеек гаснет за короткое время, суммарный поток ускоренных электронов хорошо заметен

При увеличении плотности плазмы до значений, когда длина свободного пробега электронов становится сравнимой с размерами ячейки, рассматриваемая модель перестаёт работать, движение КП прекращается, а затем оно начинает двигаться в прямом направлении, т. е. согласно правилу Ампера. Например, показано, что при давлении аргона 150 мм рт. ст. на ртутном катоде при токе через ячейку 2 А имеет место обратное движение КП, а при тех же условиях, но при токе 4,5 А обратное движение КП прямое при любых магнитных полях, что, по-видимому, связано с увеличением плотности прикатодной плазмы из-за увеличения тока. Переход от обратного движения КП к прямому при токе дуги 120 А происходит также при давлении аргона -150 мм рт. ст. Это может говорить о том, что в последнем случае ток через ячейку КП не превышает 2 А.

При низком вакууме и загрязнённой поверхности катода поверхностная плазма образуется даже при небольших электрических полях, т. е. на относительно больших расстояниях от ячейки. Присутствие плёнки окислов на поверхности металла снижает работу выхода электронов. При наличии окисной плёнки толщиной 10...30 А происходит прямое туннелирование электронов из металла в вакуум, что облегчает образование плазмы. В таких случаях поверхностная плазма (ореол) может создаваться на расстояниях от ячейки до нескольких сотен микрометров.