Скорости перемещения

Вакуумно-дуговой газовый разряд с плазменным катодом (он же газовая ступень двухступенчатого вакуумно-дугового разряда) успешно используется для химико-термической обработки изделий или отжига в вакууме.

В ряде случаев обработку изделий желательно проводить при высокой степени диссоциации и ионизации технологических газов. Например, показано, что процесс азотирования стальных изделий главным образом зависит от их температуры и концентрации атомарного азота, т. е. от степени диссоциации молекул азота, которая, желательно, должна быть максимально возможной. При использовании газовой плазмы для катодного распыления мишеней при нанесении покрытий необходима высокая степень её ионизации, т. е. ионный ток на мишень должен быть возможно большим.

Однако традиционный вакуумно-дуговой разряд с холодным катодом не обеспечивает высокой степени ионизации рабочего газа. При высоких значениях электронного тока в разряде энергия электронного компонента плазмы в положительном столбе разряда составляет 1..3 эВ. Эта энергия слишком мала для ионизации газовой молекулы прямым электронным ударом (возможна только ступенчатая ионизация газовой молекулы и ионизация в результате перезарядки при ион-молекулярных столкновениях). Повысить энергию электронов путем увеличения напряжённости электрического поля в разрядном промежутке затруднительно, поскольку вольтамперная характеристика вакуумно-дугового разряда имеет вид прямой, слабо наклонённой к оси напряжений в широком интервале значений тока.

Степень ионизации как газовой, так и газометаллической плазмы возрастает вследствие увеличения энергии электронов до значений, превышающих потенциалы ионизации газов, например, применением магнитных полей, что может увеличить энергию электронов в дуге почти на порядок (от 2,5 до 25 эВ), однако это сопряжено с серьёзными конструктивными затруднениями.