Тліючий розряд в магнітному полі

Тліючий розряд - розряд, що підтримується завдяки вторинній емісії з катоду.

ГМ=1

Наруга магнітного поля дозволяє управляти траєкторією електронів, а разом з тим і іонів,а отже дозволяє управляти характеристиками розряду.

1. Розряд в продольному чи паралельному полі

М агнітне поле проявляє мінімальний ефект на траєкторію руху електрона.

Використовується в потужних газових лазерах для стабілізації розряду, магнітне утримання в термоядерній установці

2. Розряд в перпендикулярному полі

- сила Лоренца

Ефект закрутки частинок в магнітному полі називається магнітронним.

Електронні прибори які використовують цей ефект називаються магнітронами.

Магнітронні прилади.

1 група

1. СВЧ

2. Вакуумні

2 група

1. Газорозрядні (магнітронно- розпиляючі системи)

2. Вакуметри

3. Магніторозрядний насос

Циклоїдна траєкторія електрона зменшує довжину пробігу в напрямку електричного поля. Тільки у випадку зіткнення з молекулою газу електрон здатен змінити вектор напрямку швидкості і перейти на іншу циклоїдну траєкторію.

Рис. Зіткнення молекул газу

Можна збільшити число іонізаційних зіткнень електронів в багато раз при русі електронів від катода до анода. Це «еквівалентно» підвищенню тиску. В результаті різко зростає зарядний струм і кількість заряджених в проміжку іонів. відповідно різко зростає кількість іонів що йдуть на катод(тобто , а отже зростає М.)

Цей ефект знаходить застосування в магнітроні.

3. Комбіноване поле.

Магнітне поле має довільне розташування по відношенню до електричного. Найчастіше використовується, наприклад, в лінзах для фокусування електронних і іонних пучків.

Тліючий розряд в зустрічних полях

Цей заряд характеризується наявністю електрона з циклоїдною траєкторією

На практиці ця циклоїдна траєкторія сильно спотворена. На траєкторію електрона і відхилення від циклоїди впливає:

• Неоднорідність магнітного поля;

• Краєві ефекти;

Для отримання ідеальної циклоїдної траєкторії необхідно використовувати нескінченну систему електродів.

Рис. Нескінченна система електродів

Циклоїда між циліндричними електродами називається гіпоциклоїдою або епіциклоїдою.

Рис. Циліндричний електрод

Якщо окружність, що генерує циклоїду котиться по окружності або в середині окружності отримуємо гіпоциклоїду.

Циліндрична система електродів дозволяє отримати замкнуту траєкторію.

Рис. Замкнена циклоїда

Якщо циклоїда замкнена ми говоримо про рух по траєкторії з замкненим дрейфом.

Найкраща умова іонізації газа виходить в замкненій траєкторії.

Для нормальної і ефективної роботи магнетрона не обов’язково робити плоску траєкторію, а можна обмежитись гіпоциклоїдою.

Системи електродів.:

1. Нормальний електрод

2. Інверсійний або обернений електрод

3. Еліптичний електрод

Рис. Системи електродів

Для створення схрещених полів з замкненим дрейфом електронів можна використовувати плоский електрод (планарний магнетрон)

Рис. Схрещені магнітні поля

Траєкторія електрона в схрещених полях буде нагадувати траєкторію руху бігуна(скакати)

Так як іонізація газів відбувається в області де електрони здійснюють замкнений дрейф то то світіння магнетронного розряду нагадує тороїд, форма котрого відповідає формі схрещених полів.

Якщо магнітрон овальний ( ) то отримуємо овальну форму тороїду. Також можна отримати трикутний і багатогранний тороїд.

Неоднорідна форма розрядної області призводить до того, що буде неоднорідне розпилення іонами катоду. Катодний матеріал використовується нерівномірно,а отже отримуємо нерівномірне нанесення тонких плівок. Це є не достатком магнетронної системи.

Існує декілька методів для підвищення однорідності розпилення:

1. Розширення області

2. Конічні магнетронні системи

Практика показує, що зона розпилення матеріалу більша чим при планарній системі, а отже і коефіцієнт використання мішені більший (50-70%)