взаємодії у всьому температурному діапазоні роботи джерела), стійкість в процесі тривалої експлуатації в космічних умовах, технологічність, можливість отримання досить великих іонних струмів та ін
Ефективність поверхневої іонізації визначається не тільки різницею між потенціалом іонізації атомів і роботою виходу електрона, а й температурою поверхні. Залежність коефіцієнта поверхневої іонізації від температури поверхні носить своєрідний характер. Особливістю поверхневої іонізації є існування вузького інтервалу температур, в якому коефіцієнт поверхневої іонізації стрибкоподібно зростає від малих значень до значень, близьких до одиниці, і далі з підвищенням температури змінюється незначно.
Поверхнева іонізація є В«пороговимВ» процесом. Температура, при якій спостерігається різке зростання коефіцієнта поверхневої іонізації, називається порогової температурою. Тут докладно не розглядаються процеси, що пояснюють цю особливість поверхневої іонізації. Зазначимо тільки, що вона пов'язана з нелінійним характером температурної залежності покриття поверхні атомами робочої речовини і з залежністю від покриття потенціалу виходу електрона.
Характеристикою покриття поверхні атомами є ступінь покриття в, представляє собою відношення поверхневої Густині адсорбованих атомів S до поверхневої Густині So , відповідної утворення щільного моноатомного покриття.
В
Порівнюючи роботу виходу вольфраму при різних значеннях ступеня покриття з потенціалом іонізації цезію, знаходимо, що вже при в == 0,09 Uj - Ф = 0 і/3 В«0,3 , що неприпустимо для іонних джерел електроракетних двигунів. Останні повинні працювати при ступеня покриття порядку 0,01.
Порогова температура поверхневої іонізації залежить від щільності потоку атомів до іонізуючої поверхні, оскільки при даній температурі поверхні потік атомів визначає ступінь покриття. Для іонізації цезію на вольфрамі співвідношення між порогової температурою і щільністю потоку атомів має вигляд
Рівняння Саха-Ленгмюра отримано в припущенні, що у іонізуючої поверхні відсутнє зовнішнє електричне поле. При додатку зовнішнього електричного поля, прискорюючого позитивні іони, сила тяжіння іона до металу зменшується на eEl 4 ire 0 (Е - напруженість зовнішнього електричного поля). Так як іон утримується на металевій поверхні силою електричного зображення, то зменшення роботи, що здійснюється при видаленні іона від поверхні на нескінченність, в умовах зовнішнього електричного поля виражається формулою, аналогічною формулою Шоттки для термоелектронної емісії:
Пори таких іонізаторів являють собою переплетені звивисті канали зі змінним поперечним перерізом складної форми. При теоретичному аналізі процесів у пористому іонізаторі розглядається спрощена модель його пористої структури. Передбачається, що пори мають форму довгих циліндричних каналів (капілярів) постійного перетину. У роботі [23] розглядаються пори в вигляді аксіально-симетричних каналів з плавно змінюються радіусом.
Для опису пористої структури контактних іонних джерел зазвичай використовуються наступні параметри: середній діаметр пор, щільність розподілу пір по діаметрах, середня відстань між краями пір (або середнє число пір, припадає на одиницю площі) і відкрита пористість (відношення сумарної площі пір на зовнішній поверхні іонізатора до повної площі іонізатора). Ці параметри визначаються при вивченні по Рісто структури за допомогою окулярного мікроскопа.
В
На рис. 2.7 наведені типові експериментальні залежності щільності іонного струму від температури для пористих іонізаторів (матеріал іонізатора - вольфрам, робоче речовина - цезій) при різних значеннях витрати робочого речовини. Там же представлена ​​залежність /, (Г) для суцільного ого іонізатора. З малюнка слід, що для пористих іонізаторів залежність щільності іонного струму від температури іонізатора має той же вигляд, що і для суцільних іонізаторів. Однак порогові температури для пористих іонізаторів
На рис 2.8 представлені експериментальні залежності відносного потоку атомів njn (і = і а + Щ - сумарний потік атомів і іонів) від температури іонізатора Т при тих же значеннях витрати цезію, що й на рис. 2.7. З малюнка слід, що частка атомів в загальному потоці частинок з пористого іонізатора різко зменшується при температурах вище 1050 В° С і в області оптимальних температур становить 1 - 4%. Зазначимо, що з ростом витрати пари робочої речовини через нейтралізатор частка нейтральних атомів зростає.
Експериментальні криві /. (Г) і і а (Г), побудовані для кількох значень витрати цезію, є основними характеристиками пористих іонізаторів. Вони дозволяють вибрати оптимальний робочий режим контактних іонних джерел і визначити їхні характеристики.
Результати експерим...
