4.4.3. Протекание тока через вискер - Ашкинази Л.А.

Теперь посмотрим, что происходит при протекании тока через вискер. При больших токах вискер нагревается и испаряет­ся, но происходит это настолько быстро и нагревается он настолько сильно, что превращается в кусок плазмы — «факел», расширяющийся со скоростью в десятки километров в секунду. Поле «вытягивает» электроны из плазмы — эта эмиссия назы­вается «взрывной». Такой сильный нагрев, при котором вискер испаряется, вызывает, конечно, и плавление близлежащего ма­териала. Электрическое поле вытягивает из этого расплава со­сульки — новые острия.

В поведении вискеров есть много интересного. У конца вискера увеличивается напряженность поля, и следовательно, молеку­ла газа поляризуется, а та, которая была полярной (С0₂, Н₂0), поворачивается и — из-за неоднородности поля (чем ближе к острию, тем поле сильнее) — притягивается (рис. 34).

Непрерыв­ное поступление на вискер молекул из вакуума ускоряет ход химических реакций на его поверхности. Любопытно также, что при некоторых значениях приложенного поля вискер может на­чать колебаться в плоскости и вокруг оси. Механизм этого явления не вполне ясен, да и само явление было открыто совсем недавно *). И, наконец, кольцевые кратеры на аноде.

Иногда напротив вискера, находящегося на катоде, на аноде обнаруживается не ямка (след оплавления при бомбардировке электронным пучком), а кольцо (рис. 35). Идея о том, что пучок, идущий с острия, почему-то становится кольцевым, кажется странной. На самом деле из того, что что-то кажется странным, вовсе не следует, что этого нет. Например, при пробое в газе разряд, начавшись на шаровом электроде, может приобрести кольцевую структуру сам по себе. Но в данном случае ситуация иная. Кольцевой электронный пучок начинается с кольцевой области на катоде, т. е. не с острия (рис. 36). Конечно, напряженность поля на вер­шине больше, почему же наибольшая эмиссия идет не оттуда? Если вискер подвергался напылению какого-то ве­щества, увеличивающего эмиссию всей его поверхности, и одновременно ионной бомбардировке, удаляющей это вещество с самой вершины, то может получиться, что эмиссия с са­мой вершины будет меньше, чем с околовершинной зоны.

Случается, что в процессе разогре­ва электрода его поверхность оплавляется, из расплава поле вытя­нет сосульку и может оторвать с ее конца капельку, которая уле­тит в зазор. Существуют и другие процессы, при которых в зазоре оказывается кусочек вещества — сорванная с электрода полем пылинка, кусочек пленки, напыленной на электрод просто слабо держащийся кусочек материала, наконец, при разогреве по­верхности электрода электронным потоком в нем возникают напряжения, которые могут «выколоть» из него кусок. Кусочек вещества, оказавшийся в зазоре, будет бомбардироваться элек­тронами и нагреваться до превращения в пар. Если нагрев слабый, то кусочек долетит до противоположного электрода и может превратиться в пар, ударившись о него. Поведение кусочка, летя­щего по зазору, довольно сложно, так как бомбардировка его электронами зависит от его потенциала, потенциал зависит от заряда, а заряд — от предшествующей бомбардировки. И задача эта довольно актуальна — не далек тот час, когда на космических аппаратах начнут устанавливать высоковольтную аппаратуру, кругом вакуум, никаких стенок, объемов и насосов не надо, но в вакууме, хотя он и космический, летают микрометеори­ты — те самые кусочки, которым ничего не стоит вызвать пробой.

Если при подлете частиц к электроду напряженность поля на частице окажется достаточно высока, то пробой («обыч­ный» вакуумный пробой) возникнет между нею и электродом. В результате пары материала попадут в зазор и начнется вакуумный пробой через весь зазор.

*) Птиуын В. Э., Фурсей Г. Н., Егоров Н. В. Температурная зависимость магнитных эффектов при автоэлектронной эмиссии.— Письма ЖТФ, 1980, т. 10, № 6, с. 619 - 622.