5. Эмиссия электронов в результате процессов, связанных с адсорбцией.

Адсорбированные на поверхности катода отрицательные ионы (например, ионы молекулярного кислорода О₂) могут инициировать разряд вследствие их десорбции с катодной поверхности под действием поля, либо вследствие отрыва электрона от отрицательного иона. Помимо этого может наблюдаться потенциальное вырывание электрона из катода положительным ионом, приблизившимся к поверхности на достаточно близкое расстояние. Этот процесс называется потенциальной ионно–электронной эмиссией. Он может происходить в две стадии: сначала образуется возбуждённая нейтральная молекула или атом за счёт туннельного перехода электрона проводимости от катода на вакантный уровень иона, и затем при снятии возбуждения (при девозбуждении) освобождается электрон.

Если на некотором расстоянии возбуждённая молекула не образовалась, то ион, приблизившись к поверхности, может адсорбироваться на ней. Тогда наиболее вероятна его нейтрализация непосредственно на поверхности в результате чего и освобождается электрон с катода.

Эмиссия электронов в результате процессов, связанных с адсорбцией, сильно зависит от среднего электрического поля в зазоре и от работы выхода материала катода. В ряде случаев её бывает довольно трудно отличить от автоэлектронной эмиссии или от эмиссии сквозь диэлектрические слои. Характерные значения электрического поля должны составлять порядка 3·10⁵ В/см; при этом реализуются потоки электронов ~ 10³ ÷ 10⁵ элек/см²·с при снятии напряжения эмиссия прекращается.

Результаты анализа механизмов поступления начальных электронов в газовом разряде сведены в таблицу 1.

ТАБЛИЦА 1.

Механизм поступления электронов	Характерные потоки электронов (см-2·с-1)	Инерционность процесса (с)	Средние напряжённости электрического поля в зазоре (В/см)
Экзоэмиссия	102 ÷ 103	10 ÷ 104	Е < 104
АЭЭ при наличии плёнок	102 ÷ 105	10 ÷ 102	Е ~ 105
Эмиссия, связанная с адсорбцией	103 ÷ 105	Безынерционная	Е ~ 3·105
АЭЭ с микровыступов катодной поверхности	106	безынерционная	Е > 3·105

6. О способах уменьшения статического напряжения пробоя.

Увеличение стабильности работы разрядника можно добиться путём уменьшения разброса статического напряжения пробоя. Одним из практических способов реализации указанной цели является увеличение тока эмиссии начальных (инициирующих) электронов. Для этого используют внешний источник ультрафиолетового излучения, непрерывно облучающий межэлектродный зазор, или один из ненакаливаемых эмиттеров электронов, генерирующий свободные электроны только за счёт протекания электрического тока. С этой же целью в зазоре размещают радиоактивный изотоп.

Во всех этих случаях поток электронов, создаваемых внешним источником, не должен быть меньше потока электронов за счёт внутренних процессов в зазоре. Как видно из таблицы 1, в диапазоне электрических полей 10⁴ – 10⁵ В/см величина последнего составляет порядка 10⁶ элек/см·с. Следовательно, если поток электронов от внешнего источника меньше этого значения, то разброс статического напряжения пробоя будет зависеть от длительности паузы между двумя последовательными измерениями (из-за спада во времени эмиссии электронов за счёт внутренних процессов на катоде).

В экспериментах действительно наблюдалось уменьшение среднеквадратичного отклонения первого пробоя почти в два раза при введении в зазор дозы радиоактивного изотопа никеля Ni⁶³ с активностью 50 мкКюри; причём это уменьшение сохранялось при любом газовом наполнении зазора. Указанная активность радиоизотопа соответствует эмиссионным токам ~ 10^-13 А, т. е. имеет порядок величины максимально возможных потоков электронов за счёт внутренних инерционных процессов на катоде.

Распределение напряжений самопробоя разрядного промежутка является также функцией скорости нарастания напряжения: как правило, разброс напряжений пробоя увеличивается вместе с ростом dU/dt.

Увеличение разброса U_ст наблюдается также с увеличением давления газа в зазоре.

Помимо разброса статического напряжения пробоя, определяемого статистическим характером поступления электронов в межэлектродный промежуток, существенный вклад в разброс U_ст может внести время формирования разряда.