Получены спектральные характеристики капельных и катодных пятен в едином экспериментальном цикле. Сходство спектров указывает на подобие процессов, происходящих в плазме капельного и катодного пятен. Обнаружено аномально длительное функционирование капельного пятна после погасания основного разряда.

На рис. 7 представлены спектральные характеристики капельного (а) и катодного (б) пятен, полученные с использованием камеры IMACON 468 и узкополосных интерференционных светофильтров. Эксперименты проводились в условиях высокого безмасляного вакуума. Слаботочный (~ 10 А) вакуумный разряд зажигался между игольчатым вольфрамовым катодом, покрытым пленкой жидкого галлия, и плоским анодом. Сравнительный анализ спектральных характеристик выявляет наличие общего пика в диапазоне 425 нм, связанного с излучением возбужденных атомов и однозарядных ионов галлия. Подобное сходство обнаруживается и на других диапазонах, за исключением коротковолновой области доступного для регистрации излучения. Различия в коротковолновой области спектра можно объяснить тем, что в цикле горения катодного пятня, в отличие от капельного пятна, присутствует взрывоэмиссионная стадия, что приводит к генерации коротковолнового излучения. При справедливости такого подхода можно утверждать, что с точки зрения процессов в плазме, капельное пятно подобно катодному пятну в квазистационарной стадии.

Рис. 7. Спек­тральные ха­рактеристики капельных (а) и катодных (б) пятен при горении дуги на вольфра­мовом катоде, покрытом пленкой жидкого галлия

При выполнении данных экспериментов неожиданным фактом явилась регистрация немонотонного свечения капельных пятен после погасания вакуумного разряда. Пример такого свечения приведен на рис. 8. Хорошо видно, что вместо монотонного спада яркости вследствие отсутствия притока энергии в разрядный промежуток после прекращения тока разряда наблюдается периодический рост яркости свечения объекта. Данный процесс может длиться от сотен микросекунд до миллисекунды. Для понимания данного феномена ключевым вопросом является источник энергии для столь длительного и немонотонного функционирования капельного пятна в условиях отсутствия притока энергии из внешней цепи. Ответ на этот вопрос потребует, возможно, специальных исследований. Однако уже сейчас можно говорить о практической значимости обнаруженного явления, так как капельное пятно, являясь плазменным образованием, при столь длительном времени автономного функционирования может являться причиной позднего электрического пробоя вакуумных выключателей, происходящего после размыкания внешней цепи.

Рис. 8. Трек свечения капельного пятна, зарегистрированного после погасания дугового вакуумного разряда, и соответствующая ему зависимость интенсивности свечения пятна от времени. Время отсчитывается от начала протекания тока дуги. Ток дуги 10 А. Длительность горения дуги 0,15 мс.
Лаборатория вакуумной электроники, заведующий – д.ф.–м.н. Проскуровский Дмитрий Ильич