4.5.1. Неустойчивость — инициатор процессов - Ашкинази Л.А.

Обратимся к фундаментальному для физики вообще и для пробоя в частности вопросу — к неустойчивости.

Пусть через вискер на катоде течет ток, который потом эмиттируется с вискера в вакуум и разогревает его. И пусть произошла «флуктуация» — температура вискера чуть-чуть уве­личилась. Тут же увеличится отводимая от вискера мощность, но увеличится и выделяемая мощность — увеличение темпера­туры увеличит эмиссию, следовательно, увеличит ток, протекаю­щий по вискеру, и мощность Джоуля — Ленца. Если отводимая мощность окажется больше выделяемой, то вискер остынет, т. е. вернется к состоянию до флуктуации (до изменения температуры). Если же отводимая мощность оказывается меньше выделяемой, то вискер продолжает нагреваться. При этом чем сильнее вискер нагреется, тем больше будет разница между выделяемой и отводящей мощностью и, следовательно, тем быстрее он будет разогреваться дальше. Подобные процессы называются лавинными. Снежная лавина — это тоже лавинный процесс.

Процессы неустойчивости проявляются в пробое в различных формах, например, когда поле выдергивает сосульку из рас­плавленной зоны на электроде. Но без флуктуации это не произойдет, ибо поле во всех местах одинаково, а «выдер­нуть» всю поверхность сразу нельзя. Точно такая же не­устойчивость возникает при выливании воды из перевернутого стакана (рис. 38).

Неустойчивость может возникать и при очень длинных це­почках процессов, в которых каждый процесс является след­ствием предшествующего. Вот пример такой цепочки:

а)     испарение анода, нагретого автоэлектронной эмиссией с катода;

б)     ионизация паров материала анода электронами, эмиттированными с катода;

в)     ускорение электрическим полем ионов, летящих в сторону катода;

г)     бомбардировка этими ионами катода и выбивание ионами из катода электронов;

д)     ускорение этих электронов, эмиттированных в результате ион-электронной эмиссии;

е)     бомбардировка ими анода и (наконец, цепочка замкнулась) дополнительный разогрев.

Если случайное колебание в любом звене этой цепи — например, увеличение температуры анода — создает, пройдя по всей цепи, дополнительное тепловыделение, большее, чем допол­нительный теплоотвод, то возникает неустойчивость. В итоге произойдет бурное выделение пара в зазор и пробой. Но это уже будет пробой в газе, который протекает по своим законам, и для него существенны другие процессы.