4.5.3. Физика вакуумной дуги - Ашкинази Л.А.

Физика вакуумной дуги очень загадочна, и наше пред­ставление о ней очень запутано. Как сказано в книге «Вакуум­ная дуга» (М.: Мир, 1982, с. 23): «Очень немногие физические явления породили такое огромное количество различных и даже взаимоисключающих объяснений...»

Самые общие представления о вакуумной дуге следующие. Металл испаряется с маленьких горячих участков на катоде, называемых катодными пятнами. Эмиттируемые из пятен элект­роны ионизируют испарение атомов металла, отрицательные ионы устремляются к катоду, бомбардируют и разогревают его. Эмиссия электронов из катода связана как с его нагревом, так и с сильными электрическими полями, возникающими около катода при приближении к нему отрицательных ионов. Катод­ные пятна быстро и хаотически движутся по катоду. Коли­чество катодных пятен зависит от силы тока дуги — экспе­рименты показали, что каждое катодное пятно пропускает вполне определенный ток, зависящий от металла катода.

А если изменять ток? Катодные пятна делятся и возникают новые, так, чтобы их количество обеспечивало примерно постоянный ток через пятно. «Шнур плазменного огня... превра­тился в цепочку круглых зерен... Каждое зерно росло и пре­ображалось, эти капельки... потеряли четкость очертаний, из них выползли отростки, породившие очередную генерацию капелек». Впрочем, это уже не из статьи по физике, а из научно-фантастического рассказа Ст. Лема «Правда».

Поведение катодных пятен весьма сложно. Например, совсем недавно было показано *), что многие свойства катодных пятен связаны с движением расплавленного металла в жидких «луночках», которые и являются катодными пятнами. Многие свойства катодных пятен связаны со свойствами поверхности металла, на которой они образуются, с ее шероховатостью и ее окислением.

*) Жаринов А. В., Саночкин Ю. В. О форме мениска и условии равно­весия поверхности жидкого металла в катодном пятне вакуумной дуги.— Письма ЖТФ, 1983, т. 9, № 23, с. 1465-1468.