Сравнение катодных процессов искры и дуги

1. Дуга является завершающей стадией искры. Поэтому все методы возбуждения искры являются одновременно методами возбуждения вакуумной дуги. Они требуют возбуждения первичного эктона за счет микровзрыва на поверхности катода.

2. Оба процесса сопровождаются ионной эрозией. Например, для искры и дуги на медном катоде удельный унос массы в виде ионов составляет ~ 40 мкг/Кл Удельная эрозия проволочных катодов из Cu, Al и W при t_и = 10^-8-10^-6 с сравнима по значению с удельной эрозией квазистационарных вакуумных дуг.

3. Плазма катодных факелов по своим параметрам сравнима с плазмой катодных пятен дуги. В непосредственной близости от эмиссионной зоны на катоде концентрация плазмы может достигать величины порядка 10²¹ см^-3 и более. Температура электронов в плазме дуги и искры по разным оценкам колеблется в пределах 2-4 эВ. В составе катодной плазмы присутствуют многозарядные ионы материала катода.

4. При умеренных значениях тока (£ 10² А) плазма катодных факелов и катодная плазма вакуумной дуги расширяются от зоны эмиссии изотропно, причем скорость разлета плазмы обычно составляет величину порядка 10⁶ см/с при дуговом и искровом разрядах. Полагается, что энергия, необходимая для разлета плазмы с такой скоростью, запасается в небольшой области, охватывающей эмиссионную зону на катоде и прилегающую к ней плазму, причем наибольшее энерговыделение происходит в плазме.

5. При взрывной эмиссии и большой скорости нарастания тока прикатодное падение потенциала не превышает нескольких десятков вольт, то есть сравнимо по величине с прикатодным падением в вакуумных дугах.

6. Для обоих явлений характерна высокая плотность тока в области катодной “привязки”. При искровом разряде плотность тока на катоде превышает 10⁸ А/см² Плотность тока в пятне порядка 10⁸ А/см² наблюдалась и в ряде экспериментов с импульсными и квазистационарными дугами.

7. Эрозионные следы на катоде при искре имеют вид кратеров микронных размеров с застывшими на брустверах микроостриями и характерной субструктурой. В принципе аналогичный вид имеют кратеры, оставляемые катодным пятном, что указывает на одинаковую природу их образования

8. В процессе функционирования катодного пятна дуги и искры катод покидают жидкие микрокапли со скоростью до 5×10⁴ см/с, что указывает на существование высокого давления на катод в области эмиссионной зоны. Интересно, что удельное число капель для искровой и дуговой фаз составляет величину порядка 10⁷ Кл^-1

9. Как при искре, так и при горении дуги установлен факт стимулирующего действия плазмы на процесс образования новых эмиссионных центров, приводящего к перемещению катодной “привязки” по поверхности катода.