Механизм генерации ионного потока в вакуумных дугах

На основе анализа эктонных процессов предложена модель генерации ионного потока в вакуумных дугах. Показано, что ионизационный состав и скорости направленного движения ионов формируются в результате взрывообразного разрушения микроучастков катода за счет джоулева разогрева высокой плотностью тока. При функционировании эктона вещество катода за короткие времена (~ 1 нс) последовательно проходит конденсированное состояние, стадии неидеальной и идеальной плазмы. Под действием градиента электронного давления ионы катодной плазмы уже на расстояниях в несколько микрон приобретают направленные скорости на уровне 106 см/с. При этом ионизационные процессы также сосредоточены в узкой области порядка микрона вблизи катода, и в дальнейшем ионизационный состав плазмы не меняется. Рост тока дуги вплоть до килоампера сопровождается простым увеличением количества одновременно функционирующих эктонов, что объясняет экспериментальные данные о слабой зависимости параметров ионного потока от тока вакуумной дуги.

Увеличение тока дуги выше килоампера приводит к сжатию коллективизированной плазменной струи за счет собственного магнитного поля. "Замораживания" зарядового состава вблизи катода в этом случае не наступает, и средний заряд монотонно растет вдоль всей плазменной струи. В рамках предложенной модели получены аналитические выражения, описывающие основные параметры плазмы вакуумной дуги, такие как: температура электронов, средний заряд и скорость ионов плазмы, а также распределение потенциала электрического поля в межэлектродном промежутке.