05В011000 «Физика» мамандығы бойынша оқитын 3 курс студенттеріне арналған

Электронный, массасы ең жеңіл газ —■ сутегі ионының массасынан 1836 есе аз. Сондықтан электрон мен ионға бірдей эсер ететін күштің ионға беретін үдеуі мардымсыз, демек иондардың жылдамдығы электрондардың жылдамдығымен салыстырғанда өте баяу болады. Кернеудің катодтық кемуінің жұқа аймағында не себептен мұндай шапшаңдатушы күшті электр өрісі иайда болатынын түсіну үшін кернеу (£/), участоктың үзындығы (I) және өріетің кериеулігі (Е) арасындағы қатысты еске тусірейік:

Катодтық участоктың ұзындығы I аса қысқа болранда, өрістің кернеулігі күшейеді. Солғын разряд суық катодты стабюштрондар, күндізгі жарық лампылары, солғын разрядтың тиратрондары, иондық есептеу приборлары сияқты, иондық прпборларда қолданылады.

80. Солғын разрядтың иондық газ разрядты приборларында болатын процестерді айқын ұғыну үшін осындай прибордың вольт-амперлік характеристикасын қарастырайық (38,6-суретте). Тәжірибені жасауға қажетті қондырғынын. электрлік схемасы 38,а-суретте көрсетілген. Реалды жағдайларда приборда бастапқы иондану болып тұрады. Ол космостық сәулелену бар жерде, соның ішінде иондық прибордың электродтары мен баллон қабырғаларында, жоққа тән болса да, болатын радиоактивті заттардың әсерінен пайда болады. Сондықтан кернеуді нольдік мәнінен бастап ұлғайтқан кезден-ақ приборда микроампер щамасында мардымсыз ток бар екені байқалады (38,6-суретте АО участогындағы қисық). Газда бар ,барлық бірінші реттік электрондар ток туғызуға қатынасқан болса, онда кернеу одан әрі өскенмен, ток іс жүзінде өзгермейді (АБ участогы). Кернеуді одан әрі арттырғанда соқтығысу арқылы иондану байқарлықтай дәрежеге жетеді, оң иондардың катодтан жұлып шығарған еркін электрондары пайда болады, ток артады (БВ участогьшда). Иондық прибордың кернеуі жағу кернеуіне тең мәніне (Б нүктесінде) жеткен кезде иондану процесі және екінші реттік электронды-иондық эмиссия процесі тым интенсивті түрде жүре бастайды: электрондар газ атомдарымен соқтығысып, олардан екінші реттік электрондарды жұлып шығарады, ал олар өріспен үдеу алады да, өздері екінші реттік атомдарды иондайды; оң иондар өрістің әсерімен айтарлықтай кинетикалық энергия алады, сөйтіп катодтан электрондарды интенсивті түрде жұлып шығарады. Содан соң кернеуді қайыра бөлу басталады: шектеуші резисторда Rбкернеу кенет артады:

ал приборда кемиді (Гнүктесі):

Кернеу одан әрі үлғайғанда, ток та өседі және балласт резистордағы кернеудің кемуі де өседі, ал прибордағы кернеу онша өспейді (ГД участогы). Бұл режим қалыпты катодтық кему режимі деп аталады. Оны кернеуді тұрақтандыру (стабильдеу) үшін қолданады. Графикте (38,6-сурет) ГД участогы мың рет кішірейтілген масштабпен көрсетілген: бұл участокта ток шамасы миллиампермен, ал ОВ участогында — микро-ампермен берілген. Жоғарыда көргеніміздей, дербес солғын разрядтан бұрын тәуелді разряд болады екеп (ОВ участогы), оны күңгірт немесе баяу деп атайды. ГД участогында токтың біраз өсуі мынадай себеппен болады. Солғын разряд пайда болғанда, тек катод бетінің біразы ғана электрондарды эмиттирлейді. Кернеу артқанда катодтың активті ауданы ұлғаяды. Ток максимал болғанда, катодтың бүкіл беті электрондар шығарады. Кернеу одан әрі көбейгенде катодтағы токтың тығыздығы арта бастайды, прибордағы кернеу артады (аномальды катодтық кему режимі — ДЕ участогы). Он, иондардьщ кинетикалық энергиясы өседі, сөйтіп олар катодты интенсивті түрде атқылайды да, оны қыздырады, ақыры катодтан термоэлектрондық эмиссия пайда болады. Бұл кезде токтын, шамасы (Е нүктесінен кейін) секіріп өсіп, бірнеше амперге жетуі мүмкін, сонда электр доғасы (доғалық разряд) пайда болады. Солғын разряд приборлары үшін доғалық разряд аса қауіпті. Аномальды солғын разряд газы жарық беретін рекламалық лампыларда пайдаланылады.

Иондық приборларда доғалық разряд, 1905 жылы орыс академигі В. Ф. Миткевич тағайындағандай, қыздырылған катодтың термоэлектрондық эмиссиясы немесе сынап бетінің электростатикалық эмиссиясы есебінен алынады. Доғалық разряд кезінде приборда кернеудің кемуі аз да, ал ток көп — ол бірлеген, ондаған және жүздеген амперге жетеді (прибордың типіне қарай). Разряд кезінде, кез қаратпайтын, күшті жарық шығады. Бұл айтылғаннан, доғалық разряд тәуелді разряд типіне жататындығы көрініп тұр. Доғалық разряд приборларына қыл сымды газотрондар мен тиратрондар, сынап колбалар, игнитрондар жатады. Қатодтары — оксидті, тура және жанама қызатындары.

39-суретте доғалық разрядтың вольт-амперлік характеристикасы кескінделген. Приборда разряд пайда болғанша қызған катодта, вакуумдағы сияқты, таза электрондық ток байкалады. Аса күшті электр өрісі кезінде прибордың аноды мен катоды арасында интенсивті иондану басталады да, доғалық разряд пайда болады, жану қүбылысы байқалады. Доғалық разряд приборы катодының жұмыстық ауданы езгермейтіндіктен де, кернеудің өсуіне қарай, солғын разряд приборларына қараганда токтың шамасы әжептәуір көп өзгереді.

83. Доғалық разряд приборларындағы катодтың жұмыс жағдайы вакуумдық приборлардағыға караранда әлдеқайда ауыр. Приборлардың әрбір типі үшің анодтық кернеуді белгілі бір мәнінен арттырып жіберетін болсақ, онда ол катодты ауыр иондармен интенсивті атқылауға әкеп соғады, ал бұл оның оксидті қабатын бұзады. Сондай-ақ жеткілікті қыздырмай қою да қауіпті. Өйткені, жеткілікті қыздырылмаса, прибордың кедергісі артып, ондағы кернеу кебірек кеміп, соныд салдарынан катодты иондар күшті атқылайтын болады. Анодтық кернеуді жоғарылатып жібергенде кері жағу болуы мүмкін, яғни иондардың анодпен соқтығысуы анодтан электрондардың екінші реттік эмиссиясын тудырады да, ток катодтан анодқа қарай жүреді.

18. Жағу потенциалын басқару

Бір немесе екі торлы иондық прибор тиратрон деп аталады (40-сурет). Егер тордың катодқа қатысты он, потенциалы болса, онда оның өрісі электронға шапшаңдатқыш эсер етеді де, тор жоқтағыға Караганда, жағу аз кернеүдің өзінде-ақ орындалады. Тордың теріс потенциалы жағу кернеуін жоғарылатады. Сөйтіп, тордың көмегімен приборды жағу потенциалын өзгертуге болады. Алайда, тордың потенциалын өзгертіп жаққаннан кейін, вакуумдық триодтағыдай емес, мұнда прибордың анодтық тогын басқаруға болмайды. Өйткені мұнда тордың әсері плазманың көлемдік өрісімен нейтралданады: себебі торда оң потенциал болғанда, оның өрісі тор маңайына шоғырланған электрондар өрісімен нейтралданады, ал теріс потенциалда торды газдың оң иондары қоршайды. Демек, тор тек тиратронды «ашып», жағу кезін басқара алады. «Тиратрон» деген атау гректің «тира»— «есік» деген сөзінен шыққан. Разрядты тек анодтық токты төмендету немесе анодтық тізбекті үзу аркылы ғана өшіруге болады. Разрядтьт өшіру кезіндегі кернеуді сөндіру кернеуі деп атайды. Сөндіру потенциалы жағу потенциальшан біраз төмең.