Features of Electron Runaway in a Gas Diode with a Blade Cathode

Abstract

Conditions for electron runaway in a gas diode with a blade cathode providing a strongly inhomogeneous distribution of the electric field in the interelectrode gap have been studied theoretically. It has been demonstrated that the character of electron runaway differs qualitatively for cathodes with a different rounding radius of the edges. In the case of a relatively large edge radius (tens of microns or more), the conditions for the transition of electrons to the runaway mode are local in nature: they are determined by the field distribution in the immediate vicinity of the cathode where the electrons originate from. Here, the relative contribution of the braking force acting on electrons in a dense gas reaches a maximum. This behavior is generally similar to the behavior of electrons in a uniform field. For a cathode with a highly sharpened edge, the relative contribution of the braking force is maximum in the near-anode region. As a consequence, the runaway condition acquires a nonlocal character: it is determined by the electron dynamics in the entire interelectrode gap.

Убегающие Электроны В Газовом Диоде С Клиновидным Катодом

“…Обсудим отдельно условия убегания для γ = 1/2. Этот выделенный случай, соответствующий рассмотрению лезвийного катода, рассматривался нами в [44,48,49]. Прогресс в его анализе был связан с выявленной возможностью точного решения уравнения движения свободного электрона для больших ε, когда можно пренебречь слабой логарифмической зависимостью от энергии в формуле Бете (5) и считать F ∝ 1/ε.…”

“…В противном случае генерация УЭ могла бы происходить при сколь угодно малых (но конечных) приложенных к промежутку напряжениях в случае использования катода с достаточно малым для выполнения этого условия радиусом кривизны острия, что, конечно, не имеет физического смысла. В серии работ [44,48,49] целенаправленно исследовались условия убегания электронов в воздушном промежутке " трубчатый кромочный катод -плоский анод" в зависимости от радиуса скругления кромки катода. На основе аналитического и численного исследований динамики УЭ был сделан вывод о том, что в условиях резко неоднородного поля более сильным по сравнению с условием E > E c оказывается условие превышения напряжением U некоторого порога U c , зависящего как от параметров газа, так и от геометрии промежутка.…”