Исследования плазменных катодов в лаборатории импульсной мощности и физики плазмы | Изв. вузов. Физика. 2020. № 10. DOI: 10.17223/00213411/63/10/17

Исследования плазменных катодов в лаборатории импульсной мощности и физики плазмы

Рассмотрены несколько типов плазменно-электронных источников, изучавшихся в лаборатории импульсной мощности и физики плазмы последние двадцать лет. Описаны и обсуждены основные параметры, такие, как температура и плотность плазмы, скорость расширения и однородность плазмы, время жизни и вакуумная совместимость пассивных плазменных катодов (взрывоэмиссионных, металлокерамических, бархатных, из углеродного волокна с покрытием CsI и без него, углеродных капилляров, мультикапиллярных и мультищелевых) и активных плазменных катодов (сегнетоэлектрических и с полыми анодами). Эти параметры были изучены и охарактеризованы при использовании различных методов время- и пространственно-разрешенной диагностики, электрической, оптической, спектроскопической, рассеяния Томсона, лазерно-индуцированной флюоресценции и рентгеновского излучения. Показано, что работа пассивных источников определяется образованием плазмы разряда, параметры которой зависят от амплитуды и времени нарастания ускоряющего электрического поля. В случае сегнетоэлектрических и полых анодных источников параметры плазмы контролируются импульсом возбуждения и током разряда соответственно. Также представлены параметры сильноточных электронных пучков, генерируемых в высоковольтных и сильноточных электронных диодах с этими плазменными катодами.

Plasma cathode research in plasma physics and pulsed power laboratory.pdf Введение В течение последних пяти десятилетий быстрый прогресс в области импульсной силовой электроники был получен благодаря многочисленным применениям электронных и ионных пучков с высокой плотностью тока (j > 10 А/см2) в различных научных исследованиях, а также в гражданских и оборонных сферах деятельности. Обычная импульсная система питания состоит из первичного накопителя энергии (емкостного или индуктивного), промежуточных устройств для сжатия и формирования импульсов, сильноточных и высоковольтных (ВН) низкоиндуктивных переключателей, изоляторов интерфейса и электронно-ионных вакуумных диодов для генерации сильноточных пучков заряженных частиц. В настоящее время можно найти очень надежные и достаточно компактные импульсные генераторы, работающие с высокой частотой повторения до килогерц, с выходным напряжением и амплитудой тока в диапазоне 10-1000 кВ и 1-1000 кА соответственно и длительностью импульса в диапазоне 10-8 -10-6 с. Существует несколько монографий [1-11], в которых можно найти подробное описание и анализ различных импульсных генераторов и их компонентов. Конечным компонентом этих импульсных генераторов энергии являются вакуумные диоды, которые генерируют электронные или ионные пучки с высокой плотностью тока. Эти диоды работают в режиме с ограниченным пространственным зарядом, когда электрическое поле испускаемых заряженных частиц экранирует внешнее электрическое поле на поверхности катода или анода, обеспечивая таким образом максимально возможную амплитуду тока эмитируемых электронов или ионов. В случае генерации электронного пучка используются простейший планарный диод, диод X-пинч или безфольговые диоды с магнитной изоляцией. Для обеспечения эффективной генерации ионных пучков, когда время жизни электронов в диодной системе должно быть значительно увеличено, применяются различные отражательные системы, диоды с электронным пинчем или ионные магнитно-изолированные диоды. Основные особенности и физика этих диодных систем и генерируемых пучков также очень хорошо описаны в нескольких монографиях [3, 7, 8, 9-17]. Одна из нерешенных до сих пор проблем - это наличие источника таких сильноточных электронных и ионных пучков. Действительно, такой источник должен удовлетворять нескольким довольно ограничивающим требованиям: быстрое, на наносекундной временной шкале, включение, малая чувствительность по времени нарастания приложенного электрического поля и обеспечение эмиссии электронов/ионов в электрических полях > 104 В/см, равномерная по своему сечению площадь пучка, которая может достигать сотен квадратных сантиметров, длительный (> 107 выстрелов генератора) срок службы, совместимость с вакуумом 10-2 Па, небольшое газовыделение и невысокая цена. Основные проблемы, связанные с применением хорошо разработанных полевых эмиссионных катодов [18], которые можно рассматривать как наиболее яркие источники электронов, связаны с необходимостью условий чистого вакуума (p < 10-6 Па) и электрического поля E  107 В/см для того, чтобы достичь плотности тока электронов je  1 A/cм2. Широко используемые термоионные катоды [18] также не работают в условиях умеренного (p  10-2 Па) вакуума, и эти катоды являются инерционными, требуют мощных источников питания для нагрева и довольно дороги. Следовательно, единственным источником для таких пучков с высокой плотностью тока, которые могут считаться подходящими, является плазма, если возможно, с контролируемой плотностью и температурой заряженных частиц. Действительно, в случае плазмы с плотностью ~ 1015 см-3 и температурой в несколько электронвольт можно извлечь электроны с плотностью тока в несколько десятков - сотен кА/см2, регулируя зазор анод - катод (AК) и амплитуду приложенного напряжения. В общем случае можно рассматривать два типа источников плазмы: пассивные и активные. В случае пассивного источника плазма образуется при подаче импульса ВН на катод. Здесь, несмотря на простоту катодов этого типа, очень сложно контролировать параметры плазмы (плотность, однородность поперечного сечения и скорость расширения), время жизни этих катодов, которое сильно зависит от параметров приложенного импульса ВН (амплитуды, времени нарастания и длительности импульса) и амплитуды извлекаемой плотности тока электронов. Существуют два типа источников пассивной плазмы: взрывная эмиссия и плазма поверхностного разряда. Для генерации сильноточных электронных пучков в мощных импульсных диодах обычно используется взрывная эмиссия [6, 19-22]. Эта плазма образуется в результате взрыва микровыступов поверхности катода, на которых происходит значительное усиление электрического поля E. Исчерпывающие исследования взрывоэмиссионных источников плазмы были выполнены Г.А. Месяцем с соавт. [6]. Выявлены и охарактеризованы многие основные особенности этого процесса, такие, как пороговое электрическое поле, зависимость от материала и морфологии катода, предварительные данные о плотности и составе плазмы, скорости расширения плазмы, времени жизни различных катодов, зависимость от исходного давления остаточной атмосферы. Однако некоторые важные вопросы остались без ответа, например зависимость от времени нарастания приложенного напряжения и более точные характеристики плазмы, а именно: временная и пространственная плотность плазмы, эволюция температуры и скорость расширения плазмы. Последнее ограничивает длительность фазы ВН в работе диода, а расширение плазмы приводит к рассогласованию между генератором ВН и импедансом диода. В случае поверхностного разряда плазма формируется вдоль поверхности диэлектрических вставок катода. При достаточно высокой тангенциальной составляющей приложенного электрического поля (> 10 кВ/см) и ее усилении в тройных точках (переход металл - вакуум - диэлектрик) до значений > 105 В/см зажигается интенсивный процесс лавинного смещения электронов вдоль поверхности. Этот процесс ведет к формированию плотной ( 1015 cм-3) плазмы за счет ионизации монослоев молекул газов и испаренного материала диэлектрика. Различные типы плазмы поверхностного разряда были разработаны и применены для генерации сильноточных электронных пучков: металлокерамические катоды [23, 24], катоды [25-32], изготовленные из бархата, вельвета или углеродных волокон, или мультикапиллярный диэлектрический катод, поддерживаемый воспламенителем на основе бархата. Основные явления, определяющие образование плазмы разряда, можно найти в работе [28]. Однако, как и в случае с плазменными источниками на основе взрывной эмиссии, еще не изучены важные вопросы, связанные с зависимостью параметров (плотности, температуры и скорости расширения) этой плазмы от плотности извлекаемого тока электронов, однородности поперечного сечения, порогового напряжения и времени нарастания электрического поля, времени жизни и процессов газовыделения, ограничивающих частоту повторения работы генератора. В случае активных источников плазму катода формируют до приложения импульса ВН к катоду. Так, изменяя параметры плазмы, можно контролировать параметры электронного пучка. Существует много типов плазменных источников, которые используются для генерации сильноточных электронных пучков, и всесторонний анализ этих источников можно найти в cсылках [15-17]. Особенностью источников активной плазмы, используемых в качестве катодов в сильноточных и высоковольтных диодах, является необходимость их совместимости с вакуумом ~ 10-2 Па. Так, среди разнообразных источников плазмы [33-44] только плазменные источники низкого давления с полым катодом и так называемые сегнетоэлектрические источники плазмы (СЭП) нашли довольно широкое применение в высоковольтных диодах. Кроме того, несмотря на многочисленные экспериментальные и теоретические исследования, некоторые вопросы, связанные с образованием плазмы и, особенно, с параметрами плазмы, остались без ответа. В данной работе представлен краткий обзор исследований различных типов пассивных и активных плазменных источников для генерирования сильноточных электронных пучков. Обсуждаются вопросы, касающиеся параметров плазмы и основных характеристик источников плазмы, а также параметров генерируемых электронных пучков с их использованием. Настоящее исследование было проведено в лаборатории импульсной мощности и физики плазмы физического отделения Техниона в период 1998-2015 гг. и обобщено в обзорах [45-53]. В этом исследовании использовались различные генераторы ВН с импульсной мощностью, работающие с частотой повторения до 10 Гц и амплитудой напряжения и тока до 300 кВ и несколько кА соответственно с длительностью импульса до 350 нс. Для исследования параметров катодной плазмы и генерируемых электронных пучков в дополнение к обычным делителям напряжения и токовым мониторам (самоинтегрированные пояса Роговского и резисторы для измерения тока, различные типы цилиндра Фарадея) применялись разные методы диагностики, разрешенные по времени и пространству на наносекундной и микрометровой шкале. Кадрирование изображений излучения света плазмой позволяет определить начало образования, однородность и скорость расширения плазмы. Одиночные и двойные ленгмюровские зонды использовались для оценки плотности плазмы и распределений электронной температуры и энергии. Спектрометр Томпсона был применен для изучения состава плазмы и энергии заряженных частиц. Состав плазмы, ее плотность и температуры электронов и ионов позволяет изучать спектроскопия в невозмущающем видимом диапазоне. Лазерная индуцированная флуоресценция была применена для изучения температуры ионов плазмы и нейтральных частиц. Томпсоновское рассеяние использовалось для определения электронной температуры и распределения энергии. Изучение электронной плотности плазмы проводилось с помощью СВЧ-отсечения и СВЧ-интерферометрии. Зонды Пеннинга были использованы для исследования ухудшения вакуума во время работы плазменных источников, рентгеновская визуализация электронного пучка и мультищелевые камеры - для изучения однородности и расходимости электронного пучка. Пассивные плазменные катоды Металлокерамические катоды Металлокерамические катоды [23], применяющиеся при исследованиях в Институте сильноточной электроники, состоят из большого числа керамических пластин с диэлектрической постоянной   5, к которым присоединены металлические пружины, находящиеся в контакте с держателем катода. Применение импульса высокого напряжения приводит к усилению электрического поля в тройных точках (соединение керамика - вакуум - металл) и, как результат, к лавине электронов, испускаемых по тангенциальной составляющей этого поля вдоль поверхности керамики, что приводит к образованию плазмы. Эксперименты, проведенные с этим и подобным типом [24] катодов, показали их долгое время жизни (> 107 выстрелов), отличную эмиссионную способность (je  300 A/cм2) и почти одновременное включение при E  107 В/cм и dE/dt  1012 В/(cмс) при генерировании пучков с длительностью 100 нс. Однако с использованием время- и пространственно-разрешенного формирования изображения катодной плазменной эмиссии света и рентгеновского изображения электронного пучка было показано [54], что при E  105 В/см и dE/dt   51011 В/(cмс) уменьшение значений E и dE/dt приводит к появлению временной задержки в начале эмиссии электронов и к неоднородности распределения плотности тока поперечного сечения пучка (рис. 1). Подобные данные были получены с матрицей цилиндра Фарадея, обнаружившей удовлетворительную однородность пучка лишь при E  7105 В/cм [54]. Было также обнаружено, что этот тип источников электронов характеризуется высокой скоростью расширения плазмы и относительно большой расходимостью электронного пучка из-за формы источников плазмы [24, 55]. Тем не менее этот источник плазмы можно рассматривать для таких применений, как генерация микроволн и рентгеновских лучей, когда E > 107 В/см и dE/dt > 1012 В/(см∙с), а длительность ускоряющего импульса составляет < 10-7 с. Рис. 1. Схема металлокерамического катода (a), изображение кадра (20 нс) пятен плазмы на керамической поверхности (б) и кадр (30 нс) рентгеновского изображения пучка (в): je = 20 A/cм2, ток 1.2 кА. Среднее электрическое поле - 40 кВ/см и dE/dt = 21011 В/(cмс). АК-зазор - 4 см Катоды из бархатных и углеродных волокон Уже первое применение катодов на основе углеродного волокна [25, 26] показало, что электронная эмиссия начинается при среднем электрическом поле Eav  104 В/см и что эти катоды [27- 31] можно использовать для генерации электронных пучков с je  100 А/см2, сохраняя почти постоянным импеданс диода. Источником эмиссии электронов в случае углеродных и бархатных (вельветовых) катодов является плазма поверхностного разряда [28]. Из-за поляризации диэлектрического волокна под воздействием электрического поля большая разность потенциалов между верхом и основанием волокна приводит к поверхностному разряду. В случае углеродного волокна источником электронов также является плазма поверхностного разряда, как это было показано в экспериментах с катодом в виде единичного углеродного волокна [56]. В действительности, внутреннее сопротивление волокна может быть несколько килоом. Следовательно, приложение импульса высокого напряжения приводит к падению напряжения вдоль волокна из-за электронов, испускаемых с поверхности волокна, и тока смещения, который заряжает паразитную емкость волокна. Одновременно происходит разрядка этого конденсатора током утечки вдоль поверхности волокна. В случае больших dE/dt процесс зарядки преобладает и приводит к поверхностному разряду. В работах [54, 55, 57] были представлены результаты экспериментов с различными типами катодов из углеродных и бархатных волокон в диодах, запитанных импульсами  300 кВ, Eav = 20- 100 кВ/cм, dE/dt  1012 В/(cмс) и длительностью  350 нс. Было показано, что поверхностное образование плазмы происходит в виде отдельных плазменных пятен, случайно распределенных вдоль поверхности катода. Обнаружено, что временная задержка в появлении пятен d, а также их количество и однородность зависят не только от амплитуды приложенного напряжения, но и от dE/dt. При этом чем быстрее меняется dE/dt, тем меньше d появления пятен и больше число этих пятен при почти однородных радиальном и азимутальном их распределениях. В общем, применение импульса высокого напряжения с Eav > 15 кВ/см и dE/dt  21011 В/(cмм) является обязательным условием для получения интенсивной эмиссии электронов с je  50 A/cм2. Быстрое формирование изображения светового излучения катода показало практически равномерное распределение плазменных пятен, когда Eav  20 кВ/см и dE/dt  1012 В/(cмс). Однако во время ускоряющего импульса яркость и размер пятен на периферии бархата увеличиваются по сравнению с яркостью пятен на меньших радиусах (рис. 2, а и б). Несмотря на перераспределение интенсивности света, рентгеновские изображения с электронным пучком при кадрировании показали удовлетворительную однородность поперечного сечения, что объясняется быстрым радиальным расширением плазмы к центру вследствие радиального градиента собственного магнитного поля [57]. Также было показано, что для je  25 A/см2 первеанс диода P почти постоянен в течение импульса высокого напряжения, но при je > 30 A/см2 значение P увеличивается во времени из-за расширения плазмы по направлению к аноду. Аналогичные результаты были получены для катода из углеродного волокна VEL-BLACK® с покрытием CsI и без него [57-60]. А именно, приложение импульса высокого напряжения приводит к эмиссии электронов при Eav  10 кВ/см с катодов с покрытием CsI и без него. На изображениях спереди показаны дискретные плазменные пятна, распределенные случайным образом на Рис. 2. Фронтальные изображения излучения света от катода из синего бархатного волокна при различных временных задержках d относительно начала ускоряющего импульса. Длительность кадра - 20 нс, ac ≈ 200 кВ, I = 850 A и dAК = 40 мм. Вид спереди: a - d = 30 нс; б - d = 250 нс; в - рентгеновские изображения электронного пучка d = 250 нс поверхности катода (рис. 3, а) без существенной разницы в их количестве, размере и яркости, полученных с покрытием CsI и без него. Рентгеновское изображение пучка (рис. 3, б) показывает удовлетворительное равномерное распределение плотности тока электронного пучка, несмотря на отдельные пятна плазмы. Последнее было объяснено большой расходимостью электронов, испускаемых из плазменных пятен, что было подтверждено измерениями микро- и макродивергенции электронного пучка. Форма импульсов тока и напряжения, полученных в случае катодов углеродного волокна, покрытого и непокрытого CsI, также была похожей (рис. 3, в). Рис. 3. Фронтальное изображение эмиссии света от катода из углеродного волокна VEL-BLACK (a). Рентгеновское изображение электронного пучка (б), длительность кадра 50 нс, d = 150 нс. Форма импульсов напряжения и тока диода (в); dAК = 40 мм; сплошная кривая - катод с покрытием CsI, кривая с точками - без покрытия CsI Анализ временного поведения первеанса для катодов, покрытых CsI и без покрытия, показал, что в обоих случаях в течение первых 150 нс импульса высокого напряжения первеансы увеличиваются и остаются почти постоянными в течение следующих 200 нс. Увеличение первеанса в начальном импульсе может быть связано с расширением катодной плазмы вдоль и наружу поверхности катода. Квазистационарное поведение первеанса связано с квазистационарной границей плазмы, образованной на расстоянии от катода, где выполняется равенство между плотностью тока насыщения электронной плазмы и плотностью тока с ограниченным пространственным зарядом. Однако проведенная оценка показала, что усредненная плотность тока, определяемая законом пространственного заряда, почти в два раза меньше измеренной. Это противоречие было объяснено изображениями эмиссии света спереди и сбоку, указывающими, что большая часть эмиссии электронов происходит из отдельных плазменных пятен. В этом случае, предполагая полусферическую форму пятна плазмы, было получено удовлетворительное согласие между рассчитанными и измеренными значениями излучаемого тока [57]. Параметры плазмы поверхностного разряда (электронная плотность ne и температура Te, температура ионов Ti) были изучены с использованием анализа расширения Штарка и Доплера и радиационно-столкновительного моделирования [61]. Вблизи поверхности катода наблюдались спектральные линии водорода H, H, углеродных нейтралов CI и ионов CII и ионов цезия CsII 4603.8 Å (в случае покрытого цезием катода). Анализ спектральных линий водорода показал, что вблизи поверхности катодов с покрытием и без покрытия CsI ne = (3±1.4)1014 cм-3, Te = (5±1.5) эВ и Ti ≈ 0.5 эВ. Похожие результаты для плазмы были обнаружены в случае катодов из бархата [51]. Эта многосоставная плазма расширяется в направлении анода со скоростью легчайшей компоненты, т.е. водорода. Скорость плазмы в течение первых 200 нс высоковольтного импульса Vpl ≈ 1.5106 cм/с. Можно считать, что в случае давления остаточного газа в диоде < 10-6 Па [60] и в случае покрытия CsI, которое уменьшает значение Vpl из-за большой массы Cs, атомы водорода и протоны будут являться малой частью плазмы, состоящей в основном из ионов Cs. Исследования времени жизни и процессы выделения газов из металлокерамических, бархатных (вельветовых) и углеродноволокнистых катодов показали, что углеродные и металлокерамические катоды имеют меньшее ухудшение эмиссионных свойств, чем бархатные катоды, и меньшее выделение газа [54]. Последнее условие обеспечивает работу катода на основе углерода с частотой повторения до 10 Гц. Мультикапиллярные и мультищелевые диэлектрические катоды Другим типом пассивного катода является мультикапиллярный диэлектрический катод, предложенный Фридманом и др. [62]. Наши исследования показали, что работа этого источника основана на поджигании поверхностного разряда внутри мультикапиллярной структуры (рис. 4) электронами, испускаемыми из плазмы поджигателя (бархат, углеродное волокно или СЭП) в начале импульса высокого напряжения при Eav > 30 кВ/см. Последнее приводит к образованию плазмы внутри капилляров с последующей инжекцией плазмы и формированием плазменного слоя, покрывающего поверхность катода, и к генерации электронного пучка с однородным распределением плотности тока по сечению. Рис. 4. Экспериментальная установка с мультикапиллярным катодом (a), наложение десяти сигналов напряжения и тока (б), рентгеновское изображение (длительность кадра 30 нс) электронного пучка (в). AК-зазор dAК = 2.6 cм Данные спектроскопии показали, что в случае je  40 A/cм2 плотность электронов в плазме ne  21014 cм-3 и Te  4.5 эВ, а скорость расширения плазмы в направлении анода Vpl  1.5 cм/с [63- 65]. Для катода с площадью 60 cм2 квазипостоянный первеанс был обнаружен лишь при je  25 A/cм2. В основном первеанс P диода увеличивается в начале импульса ВН, а затем в импульсе получается его квазипостоянное поведение, которое прекращается, и первеанс вновь начинает увеличиваться при je > 25 A/см2. Быстрое увеличение значения P в начале импульса ВН связано с увеличением площади излучения плазмы. Увеличение значения P в конце импульса высокого напряжения происходит из-за уменьшения амплитуды напряжения и соответственно плотности тока электронов, выделяемых из плазмы. Последнее приводит к превышению плотности тока насыщения электронов плазмы выше значения jsc и соответственно к расширению плазмы к аноду. Рентгеновские снимки электронного пучка по кадрам показали почти равномерное распределение плотности тока при d < 200 нс, но при большем d распределение стало неоднородным. Только в случае je ≈ 12 A/cм2 однородное рентгеновское изображение наблюдалось в течение всего ускоряющего импульса. Основным недостатком использования бархатных, вельветовых или углеродных волоконных воспламенителей является зависимость образования плазмы от электрического поля E и dE/dt на поверхности поджигателя. Чтобы избежать этого недостатка, поджигание разряда производят внутри капилляров с помощью СЭП [65], что приводит к лучшей вакуумной совместимости, чем с бархатным поджигателем. Кроме того, было обнаружено, что капиллярная структура из кварцевого стекла с помощью поджигания СЭП характеризуется почти одновременным образованием плазмы по площади поперечного сечения образца относительно начала импульса ВН. Другой вариант катода такого типа описан в работе [66] (рис. 5). Конструкция катода позволяет контролировать параметры плазмы, регулируя геометрию мультищелевого катода и работать с почти постоянным импедансом диода. Катод состоит из стопки 50 стеклянных пластин, которые переложены медными фольгами толщиной 25 мкм. Один край каждой Cu-фольги соединен с держателем катода, а другой край служит поджигателем процесса разряда внутри щелей глубиной 0.6 см. Приложение импульса высокого напряжения приводит к образованию плотной плазмы внутри щелей из-за разряда вдоль поверхности стекла. На наносекундной шкале процесс вакуумного разряда по поверхности требует E  50 кВ/см, но электрическое поле, усиленное на краю Cu-фольги, инициирует вспышку уже при ac  20 кВ. Плазма поверхностного разряда распространяется со скоростью  3109 см/с, поэтому для появления плазмы на выходе щелей требуются времена лишь около 1 нс. Эти плазменные потоки расширяются из щелей в вакууме, перекрывая друг друга, образуют слой, покрывающий всю поверхность стеклянного катода, с быстрым уменьшением значений ne при увеличении расстояния от катода. Благодаря относительно высокой степени столкновения эта плазма приобретает катодный потенциал. Наложения двадцати последовательных осциллограмм ac и Id, показанные на рис. 5, демонстрируют работу диода с воспроизводимостью ~ 95 % и квазипостоянным импедансом диода при средней плотности тока ~ 30 А/см2. Последнее указывает на низкую плотность плазмы  1012 cм-3, расширяющуюся к аноду со скоростью  106 см/с. Рис. 5. Мультищелевой катод (а); временные сигналы напряжения (кр. 1), тока (кр. 2) и импеданса (кр. 3) диода (б); изображения кадров (длительность кадра 30 нс) эмиссии света (в) и рентгеновское изображение электронного пучка (г). AК-зазор dAК = 4 см Изменение значения dAК в диапазоне 3-5 см привело к диапазону амплитуд ac и Id 180-230 кВ и 1500-800 A соответственно без ухудшения воспроизводимости работы диода. Проведенные  5103 выстрелов также не обнаружили каких-либо повреждений структуры катода и ухудшения параметров электронного пучка. Вид сбоку (изображения излучения плазмы) указывает на то, что плазма с достаточной светимостью приближается к аноду на расстояние  0.1 см. Фронтальные изображения свечения катода и рентгеновские изображения электронного пучка на рис. 5, в, г показывают, что вся поверхность катода покрыта плазмой и была получена удовлетворительная однородность генерации электронного пучка. Следует отметить, что этот катод в процессе работы не повышает существенно давление остаточной атмосферы. Спектроскопическое исследование параметров плазмы показало, что плотность плазмы и температуры на расстоянии ≤ 1 мм от катода составляют ne = (3±2)1014 cм-3 и Te = (7±2) эВ соответственно. На расстояниях  1 мм от поверхности стекла интенсивность световой эмиссии была недостаточна для обнаружения достоверных спектральных линий. Внутри щелей плотность плазмы была ne  1015 cм-3 с примерно той же Te. Упрощенная модель плазмы, сформированной внутри щелей, описанная в работе [66], позволяет оценивать параметры плазмы и указывает на возможность их контроля с использованием различных размеров щелей. Катоды с взрывоэмиссионной плазмой Эксперименты с катодами взрывоэмиссионной плазмы [54, 56] показали сильную зависимость времени начала электронной эмиссии и соответственно образования взрывоэмиссионной плазмы от времени роста приложенного напряжения. Было обнаружено, что в случае среднего времени нарастания электрического поля dE/dt < 51011 В/(cмс) эта задержка составляет  10-7 с, и, как показали быстрые кадрируемые изображения, только 2-3 светоизлучающих плазменных пятна образуются на поверхности катода. Увеличение dE/dt > 21012 В/(cмс) привело к резкому уменьшению задержки эмиссии электронов (до менее 10 нс) и к образованию большего количества (> 20) плазменных пятен размером в миллиметр на поверхности катода. Эти данные убедительно свидетельствуют о том, что в случае вакуума 10-2-10-3 Па генерация взрывоэмиссионной плазмы начинается с пробоя диэлектрических включений на поверхности катода. В экспериментах [67, 68] мы изучали воспроизводимое генерирование электронного пучка с плотностью тока до нескольких кА/cм2 и удовлетворительно однородного распределения плотности тока по сечению при  200 кВ,  450 нс в диоде с углеродно-эпоксидным капиллярным катодом (рис. 6). Рис. 6. Экспериментальная установка (a), внешний вид катода после 4000 выстрелов (б) и временные сигналы напряжения и тока в случаях углеродного капиллярного и алюминиевого катодов (в) Было обнаружено, что источником электронов является плазма, образующаяся сначала в результате разряда внутри капилляров во время быстрого нарастания импульса высокого напряжения, а позднее импульс взрывоэмиссионной плазмы формируется в верхней части капилляров. Показано, что образование плазмы происходит при Eav < 15 кВ/см, как и в бархатных катодах. Однако, в отличие от бархатных катодов, этот катод выдерживает тысячи выстрелов без ухудшения своих эмиссионных свойств и сохраняет квазипостоянный импеданс в течение почти всей длительности импульса ВН (рис. 7). Рис. 7. Сравнение бархатного и углеродного капиллярного катодов: а - временная зависимость импеданса диода; б - время жизни катодов Анализ данных время- и пространственно-разрешающей спектроскопии показал, что катодная плазма вблизи катодных капилляров характеризуется ne  1015cм-3, Te  13 эВ и Ti  4 эВ. Отмечено, что плотность катодной плазмы резко уменьшается с расстоянием от катода, а средняя скорость осевого расширения плазмы составляет  1.6106 cм/с. Кроме того, было обнаружено, что основной причиной короткого замыкания ускоряющего зазора является формирование и расширение плазмы, образовавшейся в результате поглощения в материале анода электронного пучка > 0.1 Дж/г. В работе [69] мы исследовали кольцевые катоды из углеродно-эпоксидных стержней, углеродно-эпоксидного капилляра, окантованного графита и металл-диэлектрика (рис. 8) при приложении импульсов высокого напряжения с амплитудой до 300 кВ и длительностью импульса < 8 нс. Эксперименты проводились в безфольгированном диоде с магнитной изоляцией. Рис. 8. Примеры катодов: a - катод в виде углерод-эпоксидного стержня (0.7 мм в диаметре и 5 мм длиной); б - катод с графитовой кромкой; в - катод с кромкой из нержавеющей стали и г - катод поверхностного разряда Катод из нержавеющей стали работал хуже всего: ограниченное и азимутально-неоднородное образование плазменных пятен, появление которых было задержано на несколько наносекунд относительно начала импульса ВН, быстрое уменьшение импеданса диода и образование неоднородного электронного пучка, обнаруженное времяразрешенным рентгеновским сканированием. Катод поверхностного разряда показал включение менее чем за 1 нс из-за образования поверхностной плазмы, но генерируемый электронный пучок был азимутально неоднородным, и импеданс диода уменьшался во время импульса высокого напряжения из-за быстрого расширения плазмы к аноду. Наилучшие диодные характеристики были продемонстрированы катодами с острыми графитовыми (рис. 9) и углеродно-эпоксидными кромками, характеризующимися равномерным и быстрым (< 1 нс) образованием взрывоэмиссионных плазменных пятен и квазипостоянным импедансом диода. Рис. 9. Характеризация катода с графитовой кромкой: a - сигналы тока и напряжения; б - вид сбоку; в - вид спереди светового излучения пятен плазмы; г - отпечаток электронного пучка; д - увеличенное переднее изображение излучения света из плазмы, образованной на переднем крае графита; е - отпечаток электронного пучка. AК-зазор - 10 мм. Продолжительность кадра - 3 нс. Временная задержка кадров б, в и д относительно начала импульса напряжения составляет 10 нс Катоды на основе углеродно-эпоксидных стержней и углеродно-эпоксидных капилляров, работающие со средней плотностью тока до 1 кА/см2, показали незначительную эрозию за 105 имп. генератора, а генерируемый ток электронного пучка - превосходную воспроизводимость с точки зрения амплитуды и формы сигнала. Катоды с активной плазмой Сегнетоэлектрические плазменные катоды Сегнетоэлектрические источники плазмы могут рассматриваться как катоды с активной плазмой, требующие использования внешнего источника с запасенной энергией всего около нескольких джоулей [6, 70-82]. Первые исследования этого типа катода, проведенные Г.А. Месяцем и др. [6], показали, что образование плазмы происходит на передней поверхности сегнетоэлектрического образца из-за незавершенных разрядов, инициируемых в тройных точках на полосковом переднем электроде, когда управляющий импульс с E > 104 В/см прикладывается между электродами (рис. 10). Однако в этом раннем исследовании не изучались параметры плазмы в зависимости от свойств сегнетоэлектрика и импульса возбуждения. Более того, развернулась довольно интенсивная научная дискуссия о природе электронной эмиссии из сегнетоэлектриков, подвергшихся воздействию импульсов высокого напряжения [45]. Действительно, во многих научных центрах было твердое убеждение, что это некая полевая эмиссия, и было опубликовано много работ, в которых интенсивная эмиссия электронов объяснялась индуцированным переключением поляризации, приводящим к появлению некомпенсированного электронного заряда вблизи поверхности сегнетоэлектрика. Рис. 10. Упрощенная схема СЭП (a) и типичные схемы экспериментальных установок (б и в) В исследованиях [73-82] мы изучили различные типы сегнетоэлектриков (PZT, PLZT, BaTiO3), характеризующихся различными диэлектрическими постоянными с разными типами передних и задних электродов и различными параметрами импульса возбуждения, используя наши время- и пространственно-разрешенные электрические, оптические и спектроскопические методы диагностики. Было установлено, что плазма образуется в результате незавершенных поверхностных разрядов, инициируемых в тройных точках (рис. 11), и этот процесс сопровождается выбросом энергичных потоков электронов/ионов и потоком нейтралов. Рис. 11. Кадры (10 нс) видимого света, эмитированного поверхностью плазмы с различной задержкой (td) с момента старта импульса ВН с длительностью 100 нс, приложенного к заднему электроду. Для BaTiO3 ВН импульс - 7 кВ, а для PZT-856 - 4 кВ. Импульс ВН отрицательной полярности Скорость распространения разряда по поверхности находилась в диапазоне 107-108 см/с в зависимости от диэлектрической проницаемости исследуемого сегнетоэлектрика. Было обнаружено, что потенциал этой плазмы распределен вдоль плазменного канала, что вызывает немоноэнергетическую эмиссию электронов из этой плазмы. Спектроскопическое исследование показало, что параметры поверхностной плазмы могут контролироваться в диапазоне ne = 1011-1015 cм-3 и Te = 4-8 эВ изменением полярности управляющего импульса напряжения, его амплитуды и временами нарастания и спада [48, 80, 81]. Проведенные исследования также показали, что СЭП на основе BaTiО3 имеет наибольший ресурс работы (> 106) из-за небольшой эрозии поверхности диэлектрика, что позволяет использовать частоту повторения 10-20 Гц в режиме работы диода, в отличие от СЭП на основе PZT и PLZT, срок службы которых был найден как  104 выстрелов, и их оперирование сопровождалось большей эрозией и значительным ухудшением вакуума. Плазма, образованная на поверхности сегнетоэлектрика, служит источником электронов, извлекаемых импульсом высокого напряжения, прикладываемого к СЭП генератором. Было показано, что применение СЭП позволяет генерировать электронные пучки с je  25 A/cм2 и Ib  2 кА при ac  300 кВ и длительностью импульса в диапазоне 50-400 нс. Также эти эксперименты показали, что работа диода характеризуется предварительным заполнением плазмой анод-катодного зазора. Для уменьшения этого предварительного заполнения использовалась контрольная сетка под потенциалом смещения, но в этом случае извлеченный электронный пучок имеет значение  5 А/см2 [2, 77]. Здесь отметим, что применение активных плазменных катодов требует развязки между источником питания катода и ускоряющим импульсом. Обычно используемая индуктивная развязка потребляет часть тока генератора, что может быть проблемой для генераторов с высоким импедансом. Чтобы избежать этого затруднения, для управления источником питания катода использовали развязку оптическими волокнами, управляющую катодным потенциалом ВН [82]. Электронный диод с оптическим волокном, дистанционно управляемый СЭП, работал с частотой повторения 0.5 Гц в течение 1 ч под импульсом ВН с ac ≤ 250 кВ и длительностью ≤ 250 нс. В этих экспериментах быстрое спадание импульса возбуждения, приложенного к СЭП, позволяет осуществлять воспроизводимую генерацию электронного пучка с Ib = 1 кА и равномерным по поперечному сечению (80 см2) распределением плотности тока. Обнаружено также влияние дополнительных явлений, таких, как эмиссия положительно заряженных микрочастиц и быстрых (~ 7107 cм/с) нейтралов, сопровождающих образование плазмы в СЭП [83-85]. Это исследование было выполнено с образцами сегнетоэлектриков различной толщины и с управляющими импульсами различной амплитуды и полярности. Управляющие импульсы положительной или отрицательной полярности с медленным временем нарастания ~ 400 нс подавались на задний электрод, а передний электрод был заземлен. При максимальном значении зарядного напряжения переключатель искрового разрядника закорачивает задние и заземленные передние электроды, вызывая падение управляющего импульса за несколько десятков нс. Микрочастицы наблюдали с помощью камеры с быстрым кадрированием, соединенной с микроскопом, при освещении микрочастиц импульсным 10 нс-лазером или непрерывным лазером. Было обнаружено, что облако микрочастиц расширяется со средней скоростью ~ 60 м/с, а плотность микрочастиц была ~ 7104 cм-2. Зарядовое состояние микрочастиц определялось с использованием сетки смещения, расположенной перед СЭП, показавшей, что микрочастицы приобретали средний положительный заряд qav ~ 610-15 Кл. Кроме того, было выявлено, что быстрое падение управляющего импульса сопровождается генерацией потоков энергетичных нейтралов. Отсюда можно сделать вывод, что образование плотной поверхностной плазмы при быстром паде

Ключевые слова

Авторы

ФИООрганизацияДополнительноE-mail
Красик Яков ЕвсеевичИзраильский институт технологий «Технион»д.ф.-м.н., профессор Технионаfnkrasik@physics.technion.ac.il
Всего: 1

Ссылки

Месяц Г.А., Насибов А.С., Кремнёв В.В. Формирование наносекундных импульсов высокого напряжения. - М.: Энергия, 1970.
Кремнев В.В., Месяц Г.А. Методы умножения и трансформации импульсов в сильноточной электронике. - Новосибирск: Наука, 1987.
Mesyats G.A. and Proskurovsky D.I. Pulsed Electrical Discharge in Vacuum. - Berlin; Heidelberg: Springer Verlag, 1989.
Martin T.H., Guenther A.H., and Kristiansen M. J.C. Martin on Pulsed Power. - N.Y.: Plenum Press, 1996.
Korolev Yu.D. and Mesyats G.A. Physics of Pulsed Breakdown in Gases. - URO-Press, 1998.
Mesyats G.A. Explosive Electron Emission. - Ekaterinburg: URO, 1998.
Месяц Г.А. Импульсная энергетика и электроника. - М.: Наука, 2004.
Mesyats G.A. Pulsed Power. - N.Y.: Kluwer Academic/Plenum Publishers, 2005.
Neuber A.A. Explosively Driven Pulsed Power. - Berlin; Heidelberg: Springer Verlag, 2005.
Bluhm H. Pulsed Power Systems: Principle and Applications. - Berlin; Heidelberg: Springer Verlag, 2006.
Lehr J. Ron & P. Foundation of Pulsed Power Technology. - IEEE Press, Wiley, 2017.
Месяц Г.А. Сильноточные импульсные электронные пучки в технологии. - Новосибирск: Наука, 1983.
Miller R.B. Introduction to the Physics of Intense Charged Particle Beams. - N.Y.: Plenum Press, 1982.
Humphries S., Jr. Charged Particle Beams. - John Willey and Sons, 1990.
Brown I.G. The Physics and Technology of Ion Sources. - N.Y.: John Willey & Sons, 1989.
Ross J.R. Industrial Plasma Engineering. - Bristol: IOP, 1995.
Oks E. Plasma Cathode Electron Sources: Physics Technology, Applications. - Wiley-VCH Verlag, 2006.
Gilmour A.S., Jr. Microwave Tubes. - Norwood: Artech House, 1986.
Parker R.K., Anderson R.E., and Duncan C.V. // J. Appl. Phys. - 1974. - V. 45. - No. 6. - P. 2463-2479.
Yonas P., Pouky J., and Prestwitch K. // Nucl. Fusion. - 1974. - V. 14. - P. 731-740.
Baksht R.B., Rotakhin N.A., and Kalambaev B.A. // Sov. Phys. Tech. Phys. - 1980. - V. 25. - P. 294-300.
Hinshelwood D.D. // IEEE Trans. Plasma Sci. - 1983. - V. 11. - P. 188-196.
Bykov N.M., Gubanov V.P., Gunin A.V., et al. // Proc. 10th Int. Pulsed Power Conf. - Albuquerque, NM, 1995. - P. 71-74.
Kotov Yu.A., Litvinov E.A., Sokovnin S.Yu., et al. // Dokl. Phys. - 2000. - V. 45. - P. 18-21.
Burtsev V.A., Vasilevskii M.A., Gusev O.A., et al. // Sov. Phys. Tech. Phys. - 1978. - V. 23. - P. 845-850.
Prohaska R. and Fisher A. // Rev. Sci. Instrum. - 1982. - V. 53. - P. 1092-1093.
Kirkpatrick D.A., Shefer R.E., and Bekefi G. // J. Appl. Phys. - 1985. - V. 57. - P. 5011-5016.
Miller R.B. // J. Appl. Phys. - 1998. - V. 84. - P. 3880-3889.
Shiffler D.A., LaCour M.J., Sena M.D., et al. // IEEE Trans. Plasma Sci. - 2000. - V. 28. - P. 517-522.
Shiffler D., Ruebush M., Haworth M., et al. // Rev. Sci. Instrum. - 2002. - V. 73. - P. 4358-4362.
Saveliev Y.M., Sibbet W., and Parkes D. // Appl. Phys. Lett. - 2002. - V. 81. - P. 2343-2345.
Friedman M., Myers M., Hegeler F., et al. // J. Appl. Phys. - 2004. - V. 96. - P. 7714-7722.
Koval N.N., Kreindel Yu.E., Oks E.M., and Schanin P.M. // Sov. Tech. Phys. Lett. - 1983. - V. 9. - P. 246-247.
Humphries S., Jr., Coffey S., Savage M., et al. // J. Appl. Phys. - 1985. - V. 57. - P. 709-713.
Oks E.M., Chagin A.A., and Schanin P.M. // Sov. Phys. Tech. Phys. - 1989. - V. 34. - P. 1210- 1214.
Nazarov D.S., Ozur G.E., and Proskurovsky D.I. // Instrum. Exp. Tech. - 1996. - V. 39. - P. 546-551.
Kreindel Yu.E. // Sov. Phys. Tech. Phys. - 1966. - V. 11. - P. 412-417.
Kovarik V.J., Hershcovitch A.I., and Prelec K. // Rev. Sci. Instrum. - 1982. - V. 53. - P. 819- 821.
Hershcovitch A.I., Kovarik V.J., and Prelec K. // J. Appl. Phys. - 1990. - V. 67. - P. 671-674.
Hershcovitch A. // Appl. Phys. Lett. - 1996. - V. 68. - P. 464-466.
Chagin A.A. and Oks E.M. // Sov. Phys. Tech. Phys. - 1988. - V. 33. - P. 702-704.
Goebel D.M., Crow J.T., and Forrester A.T. // Rev. Sci. Instrum. - 1978. - V. 49. - P. 469-472.
Goebel D.M. and Watkins R.W. // Rev. Sci. Instrum. - 2000. - V. 71. - P. 388-398.
Gushenets V.I., Koval N.N., Tolkachev V.S., and Schanin P.M. // Tech. Phys. - 1999. -V. 44. - P. 1318-1321.
Rosenman G., Shur D., Krasik Ya.E., and Dunaevsky A. // J. Appl. Phys. - 2000. - V. 88. - P. 6109-6161.
Krasik Ya.E., Dunaevsky A., Felsteiner J., et al. // IEEE Trans. Plasma Sci. - 2000. - V. 28. - P. 1642-1647.
Krasik Ya.E., Dunaevsky A., and Felsteiner J. // Phys. Plasmas. - 2001. - V. 8. - P. 2466-2472.
Krasik Ya.E., Chirko K., Dunaevsky A., et al. // IEEE Trans. Plasma Sci. Special Issue. - 2003. - V. 31. - P. 49-59.
Krasik Ya.E., Gleizer J.Z., Krokhmal A., et al. // Vacuum. - 2005. - V. 77. - P. 391-398.
Krasik Ya.E., Gleizer J.Z., Yarmolich D., et al. // IEEJ Trans. Fundamental. Mater. - 2007. - V. 127. - P. 697-703.
Krasik Ya.E., Gleizer J.Z., Yarmolich D., et al. // IEEE Trans. Plasma Sci. - 2008. - V. 36. - P. 768-777.
Krasik Ya.E., Yarmolich D., Gleizer J.Z., et al. // Phys. Plasma. - 2009. - V. 16. - P. 057103.
Queller T., Gleizer J.Z., Krasik Ya.E., et al. // IEEE Trans. Plasma Sci. - 2014. - V. 42. - P. 1224-1236.
Krasik Ya.E., Dunaevsky A., Krokhmal A., et al. // J. Appl. Phys. - 2001. - V. 89. - P. 2379- 2399.
Krasik Ya.E., Dunaevsky A., Felsteiner J., et al. // J. Appl. Phys. - 2002. - V. 91. - P. 9385- 9392.
Krasik Ya.E., Dunaevsky A., and Felsteiner J. // Eur. Phys. J. D. - 2001. - V. 15. - P. 345-348.
Krasik Ya.E., Gleizer J.Z., Yarmolich D., et al. // J. Appl. Phys. - 2005. - V. 98. - P. 093308.
Vekselman V., Gleizer J., Yarmolich D., et al. // Appl. Phys. Lett. - 2008. - V. 93. - P. 081503.
Shiffler D., J Heggemeier., LaCour M., et al. // Phys. Plasmas. - 2004. - V. 11. - P. 1680-1684.
Shiffler D., Haworth M., Cartwright K., et al. // IEEE Trans. Plasma Sci. - 2008. - V. 36. - P. 718-728.
Ralchenko Yu.V., Maron Y., and Quant J. // Spectrosc. Radiat. Transf. - 2001. - V. 71. - P. 609- 621.
Friedman M., Myers M., Hegeler F., et al. // Appl. Phys. Lett. - 2003. - V. 82. - P. 179-181.
Gleizer J.Z., Hadas Y., Gurovich V.Tz., and Krasik Ya.E. // J. Appl. Phys. - 2008. - V. 103. - P. 043302.
Gleizer J.Z., Hadas Y., Yarmolich D., et al. // Appl. Phys. Lett. - 2007. - V. 90. - P. 181501.
Gleizer J.Z., Hadas Y., and Krasik Ya.E. // Europhys. Lett. - 2008. - V. 82. - P. 55001.
Yarmolich D., Vekselman V., Gurovich V.Tz., et al. // Phys. Plasmas. - 2008. - V. 15. - P. 123507.
Gleizer J.Z., Queller T., Bliokh Yu., et al. // J. Appl. Phys. - 2012. - V. 112. - P. 023303.
Queller T., Gleizer J.Z., and Krasik Ya.E. // J. Appl. Phys. - 2013. - V. 114. - P. 123303.
Shafir G., Kreif M., Gleizer J.Z., et al. // J. Appl. Phys. - 2015. - V. 118. - P. 193302.
Krasik Ya.E., Dunaevsky A., and Felsteiner J. // J. Appl. Phys. - 1999. - V. 85. - P. 7946-7951.
Dunaevsky A., Krasik Ya.E., Felsteiner J., and Dorfman S. // J. Appl. Phys. - 1999. - V. 85. - P. 8464-8473.
Dunaevsky A., Krasik Ya.E., Felsteiner J., and Dorfman S. // J. Appl. Phys. - 1999. - V. 85. - P. 8474-8484.
Dunaevsky A., Krasik Ya.E., Felsteiner J., and Sternlieb A. // J. Appl. Phys. - 2001. - V. 90. - P. 3689-3698.
Dunaevsky A., Chirko K., Krasik Ya.E., et al. // J. Appl. Phys. - 2001. - V. 90. - P. 4108-4114.
Dunaevsky A., Krasik Ya.E., Felsteiner J., and Krokhmal A. // J. Appl. Phys. - 2000. - V. 87. - P. 3270-3278.
Dunaevsky A., Krasik Ya.E., Felsteiner J., et al. // J. Appl. Phys. - 2001. - V. 89. - P. 4480- 4485.
Dunaevsky A., Krasik Ya.E., and Felsteiner J. // J. Appl. Phys. - 2002. - V. 91. - P. 975-983.
Chirko K., Krasik Ya.E., Felsteiner and J. // J. Appl. Phys. - 2002. - V. 92. - P. 5691-5697.
Chirko K., Sayapin A., Krasik Ya.E., Felsteiner and J. // J. Appl. Phys. - 2003. - V. 94. - P. 1420-1427.
Peleg O., Chirko K., Gurovich V., et al. // J. Appl. Phys. - 2005. - V. 97. - P. 113307.
Chirko K., Krasik Ya.E., A. Sayapin, and J. Felsteiner // Vacuum. - 2005. - V. 77. - P. 385-390.
Gleizer J.Z., Chirko K., Yarmolich D., et al. // Eur. Phys. J. Appl. Phys. - 2006. - V. 34. - P. 35-41.
Yarmolich D., Vekselman V., Sagie H., et al. // Plasma Devices Oper. - 2006. - V. 14. - P. 293-302.
Yarmolich D., Vekselman V., and Krasik Ya.E. // Appl. Phys. Lett. - 2008. - V. 92. - P. 081504.
Yarmolich D., Vekselman V., Gurovich V.T., et al. // Plasma Sources Sci. Technol. - 2008. - V. 17. - P. 035002.
Yarmolich D., Vekselman V., Gurovich V.T., and Krasik Ya.E. // Phys. Rev. Lett. - 2008. - V. 100. - P. 075004.
Krasik Ya.E., Chirko K., Gleizer J.Z., et al. // Eur. Phys. J. - 2002. - V. D19. - P. 89-95.
Krasik Ya.E., Gleizer J.Z., Yarmolich D., et al. // IEEE Trans. Plasma Sci. - 2008. - V. 36. - P. 768-777.
Koval N.N., Kreindel Yu.E., Oks E.M., and Schanin P.M. // Sov. Tech. Phys. Lett. - 1983. - V. 9. - P. 246-247.
Humphries S., Jr., Coffey S., Savage M., et al. // J. Appl. Phys. - 1985. - V. 57. - P. 709-713.
Oks E.M., Chagin A.A., and Schanin P.M. // Sov. Phys. Tech. Phys. - 1989. - V. 34. - P. 1210- 1214.
Nazarov D.S., Ozur G.E., and Proskurovsky D.I. // Instrum. Exp. Tech. - 1996. - V. 39. - P. 546-551.
Kreindel Yu.E. // Sov. Phys. Tech. Phys. - 1966. - V. 11. - P. 412-415.
Kovarik V.J., Hershcovitch A.I., and Prelec K. // Rev. Sci. Instrum. - 1982. - V. 53. - P. 819-821.
Hershcovitch A.I., Kovarik V.J., and Prelec K. // J. Appl. Phys. - 1990. - V. 67. - P. 671-674.
Hershcovitch A. // Appl. Phys. Lett. - 1996. - V. 68. - P. 464-466.
Chagin A.A. and Oks E.M. // Sov. Phys. Tech. Phys. - 1988. - V. 33. - P. 702-704.
Goebel D.M., Crow J.T., and Forrester A.T. // Rev. Sci. Instrum. - 1978. - V. 49. - P. 469-472.
Goebel D.M., Hirooka Y., and Sketchley T.A. // Rev. Sci. Instrum. - 1985. - V. 56. - P. 1717- 1722.
Goebel D.M. and Watkins R.W. // Rev. Sci. Instrum. - 2000. - V. 71. - P. 388-398.
Gushenets V.I., Koval N.N., Tolkachev V.S., and Schanin P.M. // Tech. Phys. - 1999. - V. 44. - P. 1318-1321.
Krokhmal A., Gleizer J.Z., Krasik Ya.E., et al. // J. Appl. Phys. - 2003. - V. 94. - P. 44-54.
Gleizer J.Z., Krokhmal A., Krasik Ya.E., and Felsteiner J. // J. Appl. Phys. - 2003. - V. 94. - P. 6319-6327.
Krokhmal A., Gleizer J.Z., Krasik Ya.E., et al. // J. Appl. Phys. - 2004. - V. 95. - P. 3304-3310.
Krokhmal A., Gleizer J.Z., Krasik Ya.E., et al. // Europhys. Lett. - 2004. - V. 66. - P. 226-231.
Krokhmal A., Gleizer J.Z., Krasik Ya.E., et al. // J. Appl. Phys. - 2004. - V. 96. - P. 4021-4023.
Gleizer J.Z., Yarmolich D., Krokhmal A., et al. // Eur. Phys. J. D. - 2005. - V. 38. - P. 276-286.
Krasik Ya.E., Gleizer J.Z., Krokhmal A., et al. // Plasma Devices Oper. - 2005. - V. 13. - P. 19- 24.
Gleizer J.Z., Yarmolich D., Vekselman V., et al. // Plasma Devices Oper. - 2006. - V. 14. - P. 223-235.
Yarmolich D., Vekselman V., Gleizer J.Z., et al. // Plasma Devices Oper. - 2007. - V. 15. - P. 115-125.
Yarmolich D., Vekselman V., Gleizer J.Z., et al. // Appl. Phys. Lett. - 2007. - V. 90. - P. 011502.
 Исследования плазменных катодов в лаборатории импульсной мощности и физики плазмы | Изв. вузов. Физика. 2020. № 10. DOI: 10.17223/00213411/63/10/17

Исследования плазменных катодов в лаборатории импульсной мощности и физики плазмы | Изв. вузов. Физика. 2020. № 10. DOI: 10.17223/00213411/63/10/17