Structure and properties of glow discharge in argon with hollow cathode

Abstract

This paper deals with studying into the modes of burning and structure of the glow discharge with a hollow cathode and a flat anode in argon. We have demonstrated that the electron beam usually leaving the cathode cavity in a high voltage (glow mode) disappears when the anode approaches the edge of the hollow cathode. In this case the discharge is burning only on the outer surface of the cathode plates forming the cavity. The anode motion does not affect essentially the properties of the discharge burning in the hollow mode. We have obtained the axial intensity profiles of the emission lines of argon atoms and ions in the hollow and glow modes for various gas pressure and discharge current values. We have also shown that the brightest lines correspond to the transitions from 3p⁵4p to 3p⁵4s levels. The lines corresponding to the transitions from higher levels as well as the emission lines of argon ions possess a rather low intensity.

Досліджено режими горіння та структура тліючого розряду з порожнистим катодом і плоским анодом в аргоні. Показано, що наближення анода до краю порожнистого катода призводить до зникнення електронного пучка, що зазвичай виходить з катодної порожнини у високовольтному (тліючому) режимі. Розряд у цьому випадку горить тільки на зовнішній поверхні катодних пластин, що утворюють порожнину. На властивості розряду, що горить у порожнистому режимі, переміщення анода істотно не впливає. Для різних значень тиску газу та розрядного струму отримані осьові профілі інтенсивності ліній випромінювання атомів та іонів аргону для порожнистого та тліючого режимів. Показано, що найбільш яскраві лінії відповідають переходам з 3p⁵4p на 3p⁵4s рівні. Лінії, що відповідають переходам з більш високих рівнів, а також лінії світіння іонів аргону мають набагато нижчу інтенсивність.

Исследованы режимы горения и структура тлеющего разряда с полым катодом и плоским анодом в аргоне. Показано, что приближение анода к краю полого катода приводит к исчезновению электронного пучка, обычно выходящего из катодной полости в высоковольтном (тлеющем) режиме. Разряд в этом случае горит только на внешней поверхности катодных пластин, образующих полость. На свойства разряда, горящего в полом режиме, перемещение анода не оказывает существенного влияния. Для различных давлений газа и разрядных токов получены осевые профили интенсивности линий излучения атомов и ионов аргона для полого и тлеющего режимов. Показано, что наиболее яркие линии соответствуют переходам с 3p⁵4p на 3p⁵4s уровни. Линии, соответствующие переходам с более высоких уровней, а также линии свечения ионов аргона имеют гораздо более низкую интенсивность.