Кинетика электрического пробоя, инициированного электронной эмиссией, в газе форвакуумного диапазона давлений

Возникновение пробоя и нарушение вакуумной изоляции является актуальным как в научной сфере, так и в экономической и оборонной. В космических аппаратах, где окружающий вакуум является изолятором, внутри космического аппарата всегда имеется остаточный или десорбированный со стенок газ, присутствие которого резко снижает изоляционные способности вакуума, особенно при наличие даже небольшой эмиссии электронов на поверхности электродов. Практический интерес представленного исследования имеется в промышленности, медицине, охране окружающей среды, переработке сельскохозяйственной продукции и т. д. Так, разряд низкого давления способен формировать плазму в больших объемах, что используется в системах для модификации поверхности различных деталей машин и механизмов. Также разряды низкого давления используются при генерации электронных или ионных пучков в источниках заряженных частиц с плазменным эмиттером. В настоящее время на основе плазменных источников низкого давления активно разрабатываются технологии, применяемые для радиационно-индуцированного отвердевания лакокрасочных покрытий, очистки сточных вод, в плазмохимических процессах, инициируемых электронным пучком, при радиационной стерилизации медицинских изделий, при накачке газовых лазеров. Представленный проект посвящен исследованию фундаментальных механизмов зажигания и поддержания разряда низкого, форвакуумного давления. Под низким давлением подразумевается, что плотность нейтральных частиц рабочего газа настолько мала, что длина свободного пробега всех частиц сравнима с размерами разрядного промежутка. В проекте предлагается развить и углубить теорию автоэлектронной эмиссии, происходящей при наличии неоднородностей на катоде в рамках статистического подхода. Этот подход ранее был предложен и успешно использован для построения теории катодного слоя аномального тлеющего разряда. Используя результаты исследования особенностей автоэлектронной эмиссии, впервые будет сформулирована кинетическая модель газового разряда низкого давления, учитывающая статистические свойства поверхности катода. Будет исследовано влияние плотности тока автоэлектронной эмиссии на вероятность, время задержки и скорость развития пробоя. Также будет детально описан процесс компрессии электрического поля у катода и его влияние на автоэлектронную эмиссию. Впервые будут определены условия сохранения изоляции вакуумного промежутка, заполненного остаточными газами различных сортов и давлений, и состоянием поверхности катода в широком диапазоне приложенных напряжений.