Электронно-магнитная модель катодного пятна вакуумной дуги

Abstract

Рассматривается движение электронов в окрестностях ячейки катодного пятна. Ток ячейки, который представляет собой импульс с передним и задним фронтами длительностью около 5.10⁻⁹ с, создаёт вокруг неё магнитное поле. Во время прохождения этих фронтов тока через ячейку в её окрестностях индуцируются электрические поля, достигающие 3,5.10⁷ В/см. Таким образом, вокруг ячейки у поверхности катода возникают скрещенные Е x Н-поля, величины которых убывают с увеличением расстояния от центра ячейки как 1/R. Под действием электрических полей по периметру токового канала ячейки протекают токи, аналогичные гало-токам, возникающим в плазме Токамака при прохождении по ней импульсов разрядного тока. При увеличении тока ячейки гало-токи направлены противоположно ему, т.е. электроны движутся к катоду, а ионы ускоряются в сторону анода. При спаде тока индуцированное электрическое поле вызывает с поверхности катода автоэмиссию электронов, которые в скрещённых Е x Н-полях движутся по циклоидам в направлении центра ячейки, десорбируя газы и создавая поверхностную плазму (ореол) вокруг неё. Эти электроны взаимодействуют с внешним магнитным полем и в направлении, где сумма магнитных полей (внешнего и собственного) максимальна, плотность поверхностной плазмы вблизи катодного пятна увеличивается, что определяет преимущественное направление его движения. С помощью предложенной модели можно качественно объяснить появление слабого свечения вокруг катодного пятна, существование различных типов катодных пятен, их деление, обратное движение в тангенциальных магнитных полях и т.п.