Пристеночных областей в ГРК

Характер процессов в области катодного падения напряжения определяется в основном типом разряда, используемого в конкретной ГРК. В связи с этим описание ее характеристик будет приведено ниже в главах 2 и 3 при рассмотрении свойств дуговых и несамостоятельных тлеющих разрядов. Свойства же пристеночных и прикатодных слоев слабо зависят от типа разряда, ввиду чего их можно рассматривать в общем виде.

Основным граничным условием, определяющим параметры слоя в рассматриваемом случае, будет выступать равенство плотностей токов (потоков) положительно и отрицательно заряженных частиц (j_{e СТ}и j_{i СТ}), что означает постоянство во времени заряда на стенке, а следовательно, и постоянство потенциала ее поверхности. В простейшем случае, когда отсутствуют вторичные процессы, граничное условие принимает вид:

j_{e СТ}= j_{i СТ}.

Если принять, что размеры слоя d _СЛ существенно превышают длины свободного пути электронов l _e и ионов l _i (т. е. слой считаем беcстолкновительным), то в слое не будет размножения частиц и плотность тока ионов на стенке будет соответствовать эмиссионным плотностям токов ионов, получаемых из плазмы. Ввиду того что электроны более подвижны, чем ионы, а их ток из плазмы существенно превышает ток ионов в слое, должно существовать поле, которое будет тормозить электроны, чтобы выровнять потоки ионов и электронов на стенке. С учетом бесстолкновительного характера распределения электронов в тормозящем поле граничное условие для диэлектрической стенки можно представить в виде

.

Потенциал U _СТ, до которого заряжается изолированная стенка

, .

Для оценки размера d _СТ можно использовать закон «степени 3/2», в котором распределение потенциала будет определяться объемным зарядом ионов в слое, тогда

,

где A - атомная масса плазмообразующего газа.

Возникновение слоя анодного падения напряжения обусловлено необходимостью выполнения закона непрерывности тока в ГРК, в соответствии с которым ток заряженных частиц из плазмы должен равняться анодному току, протекающему по внешней цепи.

Если приемная поверхность анода S_a достаточно велика, так что выполняется неравенство j_{e 0} S_a > I_p, то вблизи анода формируется отрицательное анодное падение, появление которого уменьшает ток плазменных электронов на анод. При этом значение падения напряжения в прианодном слое U_a можно оценить из выражения

, откуда .

Отрицательное анодное падение напряжения будет также увеличиваться в том случае, когда на анод падают быстрые катодные электроны, не успевшие растратить свою энергию.

При учете тока ионов на анод .

Если соотношение между токами электронов из плазмы на анод и током разряда изменится на противоположное (j_{e 0} S_a < I_p), то вблизи анода сформируется положительное анодное падение. При его появлении либо увеличивается эффективная площадь анода, либо в слое начинается размножение электронов, поступающих на границу слоя из плазмы.