5.6.1.4. Собирание ионов коллектором

Если коллектор является пластинкой со сравнительно большой поверхностью, то отклонение траекторий движения ионов от силовых линий электрического поля не имеет существенного значения, и все ионы достигают коллектора. Однако в случае, когда коллектор представляет собой стержень малого диаметра, эффективность захвата ионов коллектором может понизиться вследствие отклонения траекторий ионов от силовых линий поля вблизи коллектора, вызванного начальными скоростями электронов. При этом возникает вращение ионов вокруг коллектора, которое может закончиться их утечкой или захватом в зависимости от диаметра проволоки коллектора, места образования ионов в пространстве коллектора и их начальной скорости (ее направления и величины).

Если бы пространство ионизации было свободным от электронов, потенциал коллектора мог бы быть только немного ниже потенциала, существующего в пространстве ионизации (и равного потенциалу анода Ua). Однако вследствие присутствия электронов, выходящих из катода (который имеет потенциал — Uа по отношению к пространству ионизации), потенциал коллектора во избежание захвата им электронов должен быть ниже чем —Uа. Следует, кроме того, принять во внимание наличие начальной скорости электронов, вызванной высокой температурой катода.

Соответствующий этой начальной скорости электронный ток к электроду с потенциалом Uсk (отрицательным по отношению к катоду) может быть выражен формулой

где Ic(0) — ток при Uck = 0, e/k = 1,16•104 в соответствии с формулой (3.13), а Тk — температура катода.

Например, для вольфрамового катода (Tk≈2300 К) имеем

На фиг. 5.32 показаны графики этой зависимости для двух температур. Чтобы не возникало помех в измерении ионного тока Icj, электронный ток Iс(-) должен быть существенно меньше, например