Иондық приборлардағы доғалық разряд

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.

Заттың плазмалық күйі

Біз иондық приборларда (олардың жұмыс процесінде) газдың ерекше бір күйде — плазмалық күйде — болатынын көрдік. Плазма деп заттың төртінші күйін айтады. Ол иондар мен электрондардан тұрады, онда иондану мен рекомбинациялану процестерінің қатар жүріп жатқаны, ал жалпы зарядтың нольге тең болатыны байқалады. Плазмада зарядталған бөлшектердің әжептәуір концентрациялануы оның электр өткізгіштігінің жоғары екендігін көрсетеді. Мысалы, қысым 1 торға тен, болғанда, сутегі плазмасының әрбір куб сантиметрінде 1011 электрондар болады. Газды қыздырып, оны плазмалық күйге келтіруге болады. Әсіресе мұны сілтілік металдар — натрий, калий, цезий — буынан оңай байқауға болады. Температура жоғарыла-ған сайын, плазмалардың иондану дәрежесі артады. Мысалы, 160 000° К температурада сутегі плазмасы толық ионданады, онда бейтарап атом және молекула болмайды. Миллиондаған градус температурада кез келген зат плазмалық күйде болады. Заттардың плазмалық күйде болуы әлемде кең таралған. Күн, жұлдыздар плазмадан тұрады, өйткені бұл аспан денелерінің қойнауында температура бірнеше миллион градусқа және одан да көпке жетеді. Сиреген түмандылықтар және жүлдыз аралық газдар жұлдыздардың ультракүлгін сәулелерімен ионданған. Басқарылатын термоядролық процестерде де плазма шешуші орын алады. Атмосфераның жоғарғы кабаттарында космостық сәулелер, Күн сәулелері әсерінен ионданған қабат — ионосфера пайда болады. Бүл қабат радиотолқындардың таралуына ықпал жасайды. Түнде космостык, сәулелердің әсері азайған кезде, иондар мен электрондардың рекомбинациялануы нәтижесінде

иондану азаяды. Солтүстік жарқыл және найзағай бұл да заттың плазмалық күйімен байланысты.

Газ разрядты приборлардағы плазманы суық плазма деп атайды. Әрине, бұл миллион градустан жоғары температурадағы плазмаларды — ыстық плазма деген сияқты шартты атау. Плазмада зарядталған бөлшектердің аса жоғары концентрациясы оларда, жеке зарядталған бөлшектердің қозғалысына айтарлықтай ықпал жасайтын, көлемдік зарядтардың пайда болуына әкеп соғады. Нашар ионданған газды плазма деуге болмайды, өйткені мұндай газда иондар мен электрондардың саны ете мардымсыз, олар туғызатын электр өрісі жеке зарядталған бөлшектердің қозғалысына шын мәнінде ешбір ықпал жасамайды.