Движение катодного пятна

Беспорядочное движение. Пятна первого типа

При функционировании катодного пятна происходит его движение характер которого зависит от состояния поверхности катода, тока дуги и магнитного поля. Существуют катодные пятна первого и второго типов. Катодное пятно первого типа состоит из ряда фрагментов удаленных друг от друга. Кажущееся движение происходит из-за отмирания одних и возникновения других ячеек и фрагментов пятна. Среднее значение квадрата отклонения пятна за время е

S²/t = Const. (4.6)

Таким образом проявляется беспорядочный характер движения пятна.

Поскольку экспериментально доказан хаотический характер движения пятен первого типа по катодной поверхности, радиальная скорость расширения области, контролируемой пятном, может быть найдена из выражения

, (4.7)

где l₀ - среднее расстояние между соседними фрагментами.

Движение катодных пятен второго типа

Для дуг второго типа сдвиг катодного пятна происходит на расстояние, не превышающее радиус кратера Это означает, что

(4.8)

где t - время формирования кратера. При сравнительно больших токах (> 50 А) радиус кратера r_c ~ i. Для меди r_c/i » 0.06 мкм/А, а для молибдена r_c/i » 0.1 мкм/А.

“Обратное движение” катодного пятна

Направление движения катодного пятна в тангенциальном магнитном поле аномально с точки зрения законов электродинамики. Оно направлено противоположно вектору I´B, где I - ток, B - магнитное поле. Этот эффект получил название “обратного движения” катодного пятна. Обратное движение превратилось в одно из главных направлений исследования дуги,

Рис.4.3 Обратное движение катодного пятна

Робсон показал, что если внешнее магнитное поле будет не строго тангенциально, а направлено под углом q_В к поверхности катода, то направление движения катодного пятна отклоняется на угол F_R. Этот эффект получил название угол Робсона (рис. 4.3).

Есть предположение обратному движению способствует образующийся в этих условиях в зоне пятна кольцеобразный поток обратных электронов. Этот поток выходит из катодной плазмы и возвращается снова на катод.

Согласно этому принципу максимума магнитного поля направление движения пятна в каждой точке траектории совпадает с направлением максимума суммарной напряженности магнитного поля. Под суммарным магнитным полем понимается результат векторного сложения стороннего поля и собственного поля дуги в районе катодного пятна. Максимуму магнитного поля в пятне соответствует максимум концентрации плазмы вследствие уменьшения диффузии заряженных частиц поперек магнитного поля. Поскольку новые пятна должны возникать в месте наибольшей концентрации плазмы, такое объяснение следует признать логичным. Движение пятна в сторону максимального поля - это направление вектора Пойнтинга, то есть это направление потока электромагнитной энергии.