§ 6.6.1. Магнитные преобразователи

Принцип действия магнитных преобразователей основан на зависимости тока самостоятельного газового разряда в скрещенных магнитном и электрическом полях от давления. Электродные системы, обеспечивающие поддержание самостоятельного газового разряда при высоком и сверхвысоком вакууме, бывают нескольких видов.

Все электроды находятся в постоянном магнитном поле. На анод подается положительное относительно катода напряжение 2...6 кВ, катод заземлен и соединяется с входом усилителя постоянного тока.

Электроны, вылетающие из катода в результате автоэлектронной эмиссии, в магнетронном или инверсно-магнетронном преобразователе движутся в скрещенных электрическом и магнитном полях по циклоиде, образованной окружностью диаметром D=2m|E|/(qB₂), катящейся по окружности радиуса г с угловой частотой вращения ω =qBI_m и тангенциальной скоростью v_r=Е/В (Е — напряженность электрического поля; В — магнитная индукция; т и q— масса и заряд электрона). В ячейке Пеннинга электроны движутся по спиральным траекториям между катодными пластинами.

Магнитная индукция В выбирается больше критического значения, соответствующего равенству диаметра электрода и диаметра окружности, по которой движется электрон, и составляющего в современных приборах -0,1 Тл.

При соударении с молекулой остаточного газа электрон теряет часть энергии на ее ионизацию и перемещается в радиальном направлении к аноду. В связи с тем что радиальная скорость электронов значительно меньше, чем тангенциальная, при низких давлениях в разрядном промежутке образуется отрицательный объемный заряд.

Положительные ионы, образовавшиеся в результате столкновения с электронами, движутся к катоду. Так как их масса значительно больше, чем у электрона, то магнитное поле практически не влияет на траекторию движения ионов. Соударение положительных ионов с катодом приводит к появлению вторичных электронов, ток которых пропорционален ионному току.

Таким образом, разрядный ток магнитного преобразователя I_р=I_ф+I_и+I_в, где I_ф — фоновый ток автоэлектронной эмиссии; I_и — ионный ток; I_в — ток вторичной электронной эмиссии.