Жидкая проводящая поверхность в сильных электрических полях и взрывные эмиссионные процессы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.04, доктор физико-математических наук Широчин, Леонид Александрович

• Широчин, Леонид Александрович
• доктор физико-математических наук
• 2004

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Широчин, Леонид Александрович

Введение.

Глава 1. Взрывная эмиссия электронов в статическом поле.

§1.1. Исследование эмиссионных свойств системы «плазма-катод» при ВЭЭ методом «активного» наносекундного зондирования.

1.1.1. Методика зондирования.

1.1.2. Кинетика тока при повторном наложении поля и её связь с режимами процесса.

А. Устойчивый режим.

Б. Неустойчивый режим.

1.1.3. Предварительное возбуждение катода электрическим полем и его связь с кинетикой тока при ВЭЭ.

1.1.4. Неустойчивость жидкой проводящей поверхности в сильном электрическом поле и механизм поддержания ВЭЭ.

§ 1.2. Высокостабильный наносекундный элеюронный пучок большой плотности тока.

1.2.1. Постановка задачи и методика.

1.2.2. Экспериментальные результаты исследования форм токов ВЭЭ.

1.2.3. Обсуждение результатов и выводы.

§ 1.3. Формирование микросекундного электронного пучка при ВЭЭ.

1.3.1. Постановка задачи и методика эксперимента.

1.3.2. Вольтамперные характеристики.

1.3.3. К вопросу о механизме неустойчивости тока ВЭЭ.

1.3.4. Модель неустойчивости тока ВЭЭ в условиях больших времён задержки до взрыва.

1.4. Выводы.

Глава 2. Ионная эмиссия, стимулированная взрывной электронной эмиссией.

§ 2.1. Постановка задачи.

§ 2.2. Методика эксперимента. Особенности измерений импульсных ионных токов.

§ 2.3. Токопрохождение ионов в диоде со взрывоэмиссионным катодом.

§ 2.4. Самоподцержание ионной эмиссии, стимулированной взрывной эмиссией.

2.5. Выводы.

Глава 3. Взрывная электронная эмиссия в СВЧ поле.

§ 3.1. Введение.

§ 3.2. Краткий обзор и постановка задачи.

§ 3.3. Экспериментальная установка и методика эксперимента.

§ 3.4. Особенности и идентификация ВЭЭ в СВЧ поле резонатора.

§ 3.5. Взрывная эмиссия графитовых и тугоплавких эмиттеров в СВЧ поле.

§ 3.6. ВЭЭ жидкометаллических и легкоплавких эмиттеров в СВЧ поле.

§ 3.7. Энергетический спектр электронного пучка на выходе из СВЧ резонатора с ненакаливаемым катодом.

§ 3.8. Ионные токи при ВЭЭ в СВЧ поле.

3.9. Выводы.

Глава 4. Полевая эмиссия электронов с поверхности жидкого металла в СВЧ поле.

§ 4.1. Введение и постановка задачи.

§ 4.2. Автоэмиссия с поверхности жидких металлов в СВЧ поле.

Экспериментальные результаты.

§ 4.3. Параметрическая неустойчивость жидкой проводящей поверхности в СВЧ поле.

§ 4.4. Экспериментальное исследование механизма возбуждения полевой эмиссии в высокочастотном поле.

§ 4.5. Термокапиллярная модуляционная неустойчивость (ТМН) и полевая эмиссия в СВЧ поле.

§ 4.6. Исследование микроструктуры, формирующейся на поверхности жидкометаллического полевого эмиттера в СВЧ поле.

4.7. Выводы.

Глава 5. Автоионная и взрывная эмиссия ионов в СВЧ поле.

§5.1. Введение.

§ 5.2. Полевая ионная (автоионная) эмиссия в СВЧ поле.

§ 5.3. Взрывная эмиссия ионов в СВЧ поле.

5.4. Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Жидкая проводящая поверхность в сильных электрических полях и взрывные эмиссионные процессы»

Применение растровой электронной микроскопии и наносекундной техники, теоретические работы по исследованию стабильности жидкой проводящей поверхности в сильных полях, привели к качественно новому пониманию значимости её динамики в механизмах поддержания вакуумного пробоя, разряда и вакуумной дуги - процессов, играющих важнейшую роль в общей проблеме электрической прочности. В последние годы стало очевидным, что взрывная электронная эмиссия (ВЭЭ) - один из основных механизмов, лежащий в основе этих явлений. Как самостоятельный вид эмиссии ВЭЭ выделена недавно [0-1], и до сих не имеет окончательной физической интерпретации. Экспериментальный факт состоит в том, что интенсивная эмиссия электронов возникает в результате взрывного перехода локальных микроскопических участков катода в плотную плазму при их перегрузке собственным автоэмиссионным током. Интенсивность процесса ВЭЭ на порядки превосходит интенсивность наиболее эффективных термокатодов. Этот факт стал основой того, что на базе ВЭЭ возникло новое научно-техническое направление, связанное с получением мощных электронных пучков - сильноточная эмиссионная электроника. Недавно продемонстрировано ещё одно важное приложение ВЭЭ - она, как инициирующий процесс, может использоваться в технике генерации сильноточных ионных пучков, в т.ч. и ионрв тяжёлых элементов.

10 б

Несмотря на кратковременность единичного акта эмиссии (1(ГМ(Г с), процесс генерации электронов квазистационарен, вследствие постоянной регенерации эмиттирующих центров. Можно считать установленным, что ВЭЭ поддерживается за счёт непрерывной регенерации и взрывов микроскопических центров на поверхности катода, на которых локализуется электрическое поле и выделение энергии [Ф-9, Б-37]. Автоэлектронная эмиссия - один из наиболее вероятных и естественных процессов локализации энерговыделения в условиях сильных полей, характерных для ВЭЭ и вакуумного пробоя.

В книге [Н-1, стр. 277] соавторы открытия ВЭЭ изложили основы представлений о механизме этого явления, подчеркнув, что «за времена порядка нескольких наносекунд на поверхности расплавленного металла взорванного острия успевает сформироваться и частично разрушиться целый ряд субмикроскопических микровыступов», а формирующаяся при взрыве плотная катодная плазма поддерживает поле на поверхности катода, достаточное для выхода электронов эмиссии в результате АЭЭ.

Образование таких микроструктур может быть связано как с действием большого газокинетического давления плазменного сгустка, сформировавшегося при взрыве и вытесняющего расплав на периферию с образованием кратеров, на краях которых часть жидкого металла вытягивается в виде струй [М-13], так и с вытягиванием микроострий электрическим полем двойного слоя катодной плазмы из расплавленной при первичном акте ВЭЭ поверхности эмиттера [f-2]. По-видимому, оба эти механизма имеют место на различных этапах эволюции поверхности катода. Вместе с тем, единственными методом наблюдения процессов регенерации микроструктуры на поверхности катода при ВЭЭ, по крайней мере, в наносекундных режимах, является регистрация сохранившихся после взрыва следов на катоде. Все эти наблюдения фиксируют на поверхности эмиттера наличие жидкой фазы его материала, поэтому её роль в механизмах поддержании процесса ВЭЭ требовала дальнейшего экспериментального изучения и теоретического анализа. 9

Особый интерес представляют исследования полевых эмиссионных процессов в СВЧ полях. Это связано с возможностью создания эффективных электронных и ионных источников, размещаемых непосредственно в поле СВЧ резонатора. Если в статических полях взрывоэмиссионные процессы достаточно хорошо изучены и, во многих режимах, предсказуемы, то в СВЧ полях такие исследования только начинаются. В то же время, особенности взаимодействия жидкой проводящей поверхности с ВЧ и СВЧ полями предсказывают возможность создания относительно низковольтных вакуумных СВЧ приборов, что принципиально важно для перспектив их использования, в т.ч. и в вакуумной микроэлектронике. Поэтому механизмы инициирования и поддержания автоэлектронной, автоионной и взрывной электронной эмиссии в этих условиях требуют интенсивных экспериментальных и теоретических исследований, тем более что они могут стимулировать новые приложения.

Цель работы: комплексное исследование полевых (автоэлектронных, автоионных и взрывных) эмиссионных процессов на твердотельных и жидко-металлических поверхностях в статических и СВЧ полях, выявление их взаимосвязи друг с другом, а также особенностей инициирования и поддержания этих процессов на поверхности материалов, находящихся в различных фазовых состояниях, построение и проверка существующих физических моделей, определяющих возможности практического использования полевых эмиттеров в различных электрофизических устройствах. В рамках этой общей цели решались следующие конкретные задачи:

1. Разработка методики и создание экспериментальной установки, позволяющей с наносекундным разрешением исследовать кинетику токов ВЭЭ в различных режимах её инициирования и поддержания. Методика должна обеспечить проведение адекватного сравнительного анализа результатов на эмиттерах из разных материалов, с различными физическими параметрами - твердотельных и жидких, тугоплавких и легкоплавких.

2. Исследование неустойчивых режимов ВЭЭ в наносекундном и микросекундном диапазонах длительностей импульсов на одинаковых и идентичных като дах, с целью уточнения механизмов, определяющих устойчивые и неустойчивые режимы эмиссии.

3. Разработка методики и экспериментальное исследование особенностей генераций ионных потоков, инициируемых процессом ВЭЭ в импульсных статических полях.

4. Разработка методики исследований и экспериментальное изучение взрывной эмиссии электронов и сопутствующих ей процессов в СВЧ поле. Построение механизмов её инициирования и поддержания в этих условиях.

5. Исследование энергетических характеристик электронных пучков при ВЭЭ в СВЧ поле высокодобротного резонатора.

6. Исследование возможностей генерации и характеристик ионных пучков при возбуждении ВЭЭ в СВЧ поле.

7. Изучение новых возможностей применения взрывоэмиссионных источников электронов в устройствах со статическими и СВЧ полями.

Экспериментальные исследования проводились с использованием как стандартного оборудования, так и специально разработанных установок. Для исследований в статических полях, была разработана методика и создана установка, позволяющая исследовать процессы инициирования и поддержания ВЭЭ в режиме имиульсов напряжения произвольной полярности, с независимой плавной регулировкой амплитуды и длительности каждого, и с регулируемой, с наносекундной точностью, задержкой между импульсами. Как в статических, гак и в СВЧ полях, использовались высоковакуумные камеры, представлявшие собой модифицированные проекторы Мюллера, что позволяло проводить измерения па одних и тех же объектах в широком диапазоне токов, как в автоэлектронных (автоионных), так и во взрывных режимах, с наблюдением соответствующих изображений поверхности эмиттера на люминесцентном экране - коллекторе пучка. Для исследований в СВЧ полях использовалась высоковакуум-пая камера, модифицированный проектор Мюллера, в которую был вмонтирован высокодобротный резонатор. (В камере был предусмотрен высокотемпературный прогрев эмиттеров, возможность наложения импульсных магнитных и статических электрических полей. В качестве объектов исследований использовались эмиттеры с искусственно ограниченной эмиссионной поверхностью из различных металлов и сплавов, в т.ч. и жидкометаллические. Для изучения структурных особенностей поверхности эмиттеров до и после воздействий различных полей, использовалась растровая электронная микроскопия высокого разрешения.

Научная новизна представленного цикла исследований состоит в разработке оригинальных методик и получении ряда новых экспериментальных ре

• зультатов, позволяющих обосновать модели инициирования и поддержания полевых эмиссионных процессов в статических и СВЧ нолях, оценить их роль в механизмах поддержания взрывных эмиссионных процессов. Комплексное исследование процессов автоэлсктронной, автоионной и взрывной эмиссии на жидкой проводящей поверхности в СВЧ поле выполнено впервые.

Выносимые на защиту результаты работы состоят в следующем:

1. Впервые проведено исследование механизмов инициирования и поддержания полевых процессов - автоэлектронной, автоионной и взрывной элек

• тронной эмиссии - на жидкой проводящей поверхности в СВЧ и ВЧ полях. Показано, что в СВЧ диапазоне, на поверхности проводящей жидкости формируется микрорельеф с коэффициентом усиления внешнего поля, достаточным для одновременной (па соответствующем полупериоде поля) генерации не только автоэлектронного, но и автоиоппого пучка. Экспериментально обоснованы механизмы инициирования и поддержания полевых эмиссионных процессов на жидкой проводящей поверхности в СВЧ и ВЧ полях.

2. Установлено, что ВЭЭ в СВЧ поле высокодобротного резонатора характеризуется возникновением отрицательной обратной связи взрывоэмисси-онпого процесса с полем резонатора, связанной с его индуктивной расстройкой внешним ореолом разлетающейся в зазоре докритической (n < nkp) катодной плазмы. На легкоплавких и жидкометаллических эмиттерах возможна генера

• ция пучка электронов, энергетический спектр которых на выходе из резонатора определяется пролётными эффектами в его зазоре и лежит в диапазоне (0,5-l,0)sm, где ет- максимальная энергия электронов на выходе из резонатора, а длительность импульса тока ограничена лишь тепловой устойчивостью конструкции катода в СВЧ поле.

3. Показано, что при ВЭЭ в СВЧ поле, наряду с электронным пучком, генерируется и поток ионов, энергии которых в (104-105) раз, превосходят значения их максимальной колебательной энергии, что обусловлено их ускорением в области высокого градиента СВЧ поля у поверхности эмиттера. Возникающий на внешней границе катодной плазмы квазипотенциальный СВЧ барьер, играя роль фильтра для ионов низкой энергии, одновременно препятствует переходу эмиссии к вакуумному пробою за счёт давления СВЧ поля на разлетающуюся плазму, что определяет, наряду с тепловой устойчивостью конструкции эмиттера в СВЧ поле, предельную длительность процесса.

4. Обнаружено явление резкой интенсификации ионной эмиссии в СВЧ поле, когда через определённое время задержки, зависящее от уровня входной СВЧ мощности, автоионная эмиссия взрывным образом выходит на новый уровень ионной эмиссии стоками, в 102- 103 раз превышающими предыдущий.

5. С помощью последовательности двух независимо регулируемых нано-секундных импульсов напряжения произвольной полярности, амплитуды, длительности и задержки между импульсами, реализована методика бесконтактного «зондирования» процесса ВЭЭ, использующая в качестве параметра наблюдения интенсивность возбуждения и реакцию процесса ВЭЭ на предварительное возбуждение поверхности эмиттера импульсным электрическим полем. Показано, что всегда существует оптимальная временная задержка, когда повторный отбор тока ВЭЭ приводиг к его максимальному росту, причём, в режиме тока насыщения на первом импульсе, эффект усиления тока связан с увеличением скачка потенциала в катодном слое плазмы ВЭЭ, а в режиме тока ВЭЭ, ограниченного ПЗ-динамикой разлёта её эмиссионной границы.

6. Обнаружен самоподдерживающийся характер ионной эмиссии, инициируемой ВЭЭ, когда ее функционирование связано не просто с расходованием ионного заряда катодной плазмы, предварительно созданной при взрыве, а эффективно поддерживается поставкой ионов с поверхности эмиттера. Исследованы эмиссионные характеристики процесса.

7. Исследованы режимы неустойчивых токов ВЭЭ. Предложены модели этих неустойчивостей, связанные как с нагревом катодной плазмы эмиссионным током высокой плотности, увеличением кратности её ионизации и соответствующим увеличением эмиссионной способности, так и с распространением в ней ударных волн, возникающих при взрыве микровыступов, формирующихся при развитии апериодической неустойчивости на жидкой плёнке расплавившейся поверхности эмиттера.

8. Эксперименты с предварительным возбуждением поверхности жидко-металлических катодов импульсным электрическим полем, анализ динамики развития неустойчивости жидкого металла в таких полях, сравнительный анализ кинетики тока ВЭЭ твердотельных и жидкометаллических эмиттеров и эксперименты по генерации ионных пучков, инициируемых ВЭЭ, показывают, что механизм поддержания процесса ВЭЭ обусловлен образованием жидкой фазы его материала, динамикой её развития и взаимодействия с сильным полем в катодном слое взрывоэмиссионной плазмы. Практическая ценность работы:

1. Результаты исследований ВЭЭ в СВЧ поле могут быть использованы при разработке мощных вакуумных приборов сверхвысоких частот как с электростатическим управлением, так и с модуляцией эмиссии, т.е. в приборах, в которых эмиттер расположен непосредственно в поле СВЧ резонатора.

2. Результаты исследований автоэлектронной и автоионной эмиссии на жидко-металлических и легкоплавких эмиттерах могут быть использованы для разработки устройств вакуумной микроэлектроники, работающих в СВЧ полях.

3. Результаты исследований ионной эмиссии, инициируемой ВЭЭ в статических полях, могут использоваться при разработке импульсных сильноточных источников ионов практически любых элементов, в т.ч. и ионов тяжёлых металлов.

4. Исследования ВЭЭ в статических полях могут использоваться при разработке импульсных электронных источников, в частности, работающих в режиме высокой частоты следования импульсов.

5. Испытаны: макеты импульсного рентгеновского источника мощного мягкого рентгеновского излучения с трубками прострельного типа на основе взрыво-эмиссионных катодов; СВЧ пушка со взрывоэмиссионным катодом, расположенным непосредственно в СВЧ резонаторе, с магнитной фокусировкой пучка; многоострийный взрывоэмиссионный катод в пушке Пирса сферического типа с электростатической фокусировкой пучка.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы представлялись в виде докладов на различных научных конференциях, в том числе:

ХШ (Париж, Франция, 1988), XIV (Санта Фе, США, 1990), XV (Дарм-штадт, Германия, 1992), XVI (Москва, 1994), XVII (Беркли, США, 1996), XV111 (Эйндховен, Голландия, 1998), XX (Париж, Франция, 2002) -Международный симпозиум по разрядам и электрической изоляции в вакууме;

IX (С. Петербург, 1996), XI (Эшвилл, США, 1998), XIII (Гуанчжоу, Китай, 2000) - Международная конференция по вакуумной микроэлектронике;

II (Вроцлав, Польша, 1999) - Международный симпозиум по вакуумной микроэлектронике;

XXXXII (Висконсин, США, 1995) - Международный симпозиум по полевой эмиссии;

II (Томск, 1980) - Всесоюзный симпозиум по ненакаливаемым катодам;

XVI (Махачкала, 1976), XVIII (Москва, 1981), XX (Киев, 1987) - Всесоюзная конференция по эмиссионной электронике;

XIV (Гренобль, Франция, 1979), XV (Минск, 1981) -Международная конференция по явлениям в ионизованных газах;

VI (Ленинград, 1983), VII (Ташкент, 1987) - Всесоюзная конференция по физике низкотемпературной плазмы;

V (Томск, 1984), VI (Томск, 1986), VII (Томск, 1988), VIII (Свердловск, 1990) - Всесоюзный симпозиум по сильноточной электронике;

IV (Саратов, 2002) - Международная конференция по вакуумным источникам электронов;

VI (Петербург, 2003) - Международный семинар «Фуллерены и Атомные кластеры».

Публикации. Основные материалы исследований, представленных в диссертации, изложены в 56 работах, опубликованных в реферируемых научных журналах, а также в сборниках тезисов докладов научных конференций. Список основных публикаций по теме работы приведён в конце диссертации.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка цитируемой литературы. Объём диссертации составляет 302 страницы, включая 125 рисунков и 2 таблицы. Список цитируемой литературы содержит 225 наименований.

Заключение диссертации по теме «Физическая электроника», Широчин, Леонид Александрович

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. М.С. Аксёнов, В.М. Жуков, И.М. Ройфе, Е.В. Середенко, Б.А. Стекольников, Г.Н. Фурсей, Л.А. Широчин, В.И. Энгелько. Сильноточные микросекундные электронные пучки, формируемые на базе взрывной эмиссии жидких металлов. // Радиотехника и Электроника, 1978. т. 23, № 12, с. 2600-2604.

2. Л.А. Широчин, Г.Н. Фурсей, Л.М. Баскин, Д.А. Борисов, В.М. Жуков, Ю.Я. Чибуков. 0 возможном механизме неустойчивого токоотбора при взрывной эмиссии. // Письма в ЖТФ, 1980. т. 6, № 11, с. 652-655.

3. Г.Н. Фурсей, Л.А. Широчин, С.М Лупехин., В.М. Жуков. Эффект усиления взрывной эмиссии при кратковременном изменении внешнего поля. // Письма в ЖТФ, 1982, т. 8, № 2, с. 69-72.

4. Г.Н. Фурсей, Л.А. Широчин, Ю.Я. Чибуков, Л.М. Баскин. Стабильная взрывная эмиссия катодов с ограниченной эмиссионной поверхностью. // ЖТФ, 1983, т. 53, № 4, с. 798-800.

5. С.М. Лупехин, Г.Н. Фурсей, М.А. Поляков, Л.А. Широчин, В.М. Жуков. Эффект инерционного возбуждения микровыступов на поверхности жидкого металла при взрывной эмиссии. // Письма в ЖТФ, 1983. т. 9, № 17, с. 1078-1080.

6. Ю.В. Андрианов, В.Н. Баздырев, Д.А. Борисов, Л.В. Дубовой, Г.Н. Фурсей, Л.А. Широчин. Взрывная эмиссия в высокочастотном поле. // Письма в ЖТФ,

1983, т. 9, №21, с. 1324-1327.

7. Ю.В. Андрианов, В.Н. Баздырев, Д.А. Борисов, Л.В. Дубовой, Г.Н. Фурсей, Л.А. Широчин. Эффект выпрямления в СВЧ диоде со взрывной эмиссией электронов. // ЖТФ, 1984, т. 54, № 6, с. 1236-1238.

8. Л.М. Баскин, A.M. Бишаев, В.А. Калабухов, Г.Н Фурсей., Л.А. Широчин Взрывоэмиссионный катод в пушке Пирса. // В сб.: V Всесоюзный симпозиум по сильноточной электронике. Тезисы докладов. Томск, 1984. Ч. 1, Стр. 42-44.

9. Л.А. Широчин, М.А. Поляков, Г.Н. Фурсей, С.М. Лупехин. Ионные токи, возбуждаемые процессом взрывной электронной эмиссии. // Письма в ЖТФ,

1984, т. 10, №24, с. 1507-1510.

10. Г.Н. Фурсей, С.М. Лупехин, М.А. Поляков, J1.M. Баскин, J1.A. Широчин. Динамика процесса взрывной эмиссии. // ДАН СССР, 1984, т. 276, № 4, с. 866869.

И. М.А. Поляков, С.М. Лупехин, Г.Н. Фурсей, Л.А Широчин. Частотные свойства взрывоэмиссионного катода. // В сб.: VI Всесоюзный симпозиум по сильноточной электронике. Тезисы докладов. Томск, 1986, ч. 1, с. 61-63.

12. Л.М. Баскин, А.А Кантонистов, И.Н. Радченко, Г.Н. Фурсей, Л.М Черных, Л.А Широчин. Энергетическое распределение электронов на выходе из СВЧ резонаторов с ненакаливаемыми катодами. // В сб.: VI Всесоюзный симпозиум по сильноточной электронике. Тезисы докладов. Томск, 1986, ч. 1, с. 82-84.

13. Б.И. Гришанов, Л.А. Широчин, Г.Н. Фурсей, С.М. Лупехин, М.А. Поляков, В.М. Жуков. Высоковольтный генератор управляемых наносекундных импульсов для исследований взрывной электронной эмиссии. // ПТЭ. 1986, т. 4, с. 91-93.

14. А.А. Кантонистов, И.Н. Радченко, Г.Н. Фурсей, Л.А. Широчин. Эффект возбуждения и развития взрывной электронной эмиссии в СВЧ поле. // Письма в ЖТФ, 1986, т. 12, № 9, с. 516-520.

15. Л.М. Баскин, А.А. Кантонистов, И.Н. Радченко, Л.М. Черных, Г.Н. Фурсей, Л.А. Широчин. Пролетные эффекты при автоэлектронной и взрывной эмиссии в быстропеременных электрических полях. // ЖТФ, 1987, т. 57, № 7, с. 13651371.

16. А.А. Кантонистов, И.Н. Радченко, Фурсей, Л.А., Широчин. Ионные токи при взрывной эмиссии в СВЧ поле. // Письма в ЖТФ, 1987, т. 13, № 16, с. 974977.

17. Л.М. Баскин, А.А. Кантонистов, Г.Н. Фурсей, Л.А. Широчин. Особенности взрывной эмиссии жидких металлов в СВЧ-поле. // ДАН СССР, 1987, т. 296, №6, с. 1352-1356.

18. М.А. Поляков, Г.Н. Фурсей, Л.А. Широчин. О механизме самоподдержания эмиссии ионов, предвозбуждаемой взрывной электронной эмиссией. // В сб.: VII Всесоюзный симпозиум по сильноточной электронике. Тезисы докладов, ч. II, Томск, 1988, стр. 272-274.

19. М.А. Поляков, Г.Н. Фурсей, JI.A. Широчин. Интенсивная эмиссия ионов, инициируемая процессом взрывной электронной эмиссии. // ЖТФ, 1988, т. 58, № 10, с. 1979-1985.

20. Г.Н. Фурсей, Б.Н. Мовчан, А.В. Ершов, С.М. Лупехин, М.А. Поляков, Л.А. Широчин. Формирование жидкой фазы и возбуждение капиллярных волн на поверхности графита в процессе взрывной эмиссии электронов. // ДАН СССР, 1988, т. 302, № 3, с. 608-610.

21. Контонистов А.А., Радченко И.Н., Фурсей Г.Н., Широчин Л.А. Автоэмиссия жидких металлов в СВЧ поле.// Письма в Журнал технической физики. 1988, Т. 15, Вып.23, Стр. 1-4.

22. Fursey G.N., Polyakov М.А., Shirochin L.A. Self-sustaining high intense ion emission from liquid surface. // In Proc. of XIII International Symposium on Discharges and Electrical Insulation in Vacuum Paris 1988, Edited by J.M.Buzzi, A.Septier. v. 1, p. 70-72.

23. A.A. Kantonistov, I.N. Radchenko, G.N. Fursey and L.A. Shirochin. Field emission of liquid metals in alternating fields. // Colloque de Physique, 1989, C8, n. 11, v. 50, p. 203-207.

24. Shirochin L.A., Kantonistov A.A., Radchenko I.N., Fursey G.N., Movchan B.N. Field electron and field ion emission of liquid metals in a SHF fields. // In Proc. of XIV International Symposium on Discharges and Electrical Insulation in Vacuum, 1990, Santa Fe, New Mexico, USA, Edited by R.W.Stinnett, p. 113-116.

25. Л.М. Баскин, Л.А. Широчин, А.А. Кантонистов, Г.Н. Фурсей, И.Н. Радченко. Полевые эмиссионные процессы на жидкой проводящей поверхности в СВЧ-полях. // Радиотехника и Электроника, 1991, т. 36, № 7, с. 1369-1376.

26. A. L. Kovalev, L. М. Baskin, G. N. Fursey, L. A. Shirochin. Liquid metal surface under the artificial stimulation of microcapillary waves. // In Proc. of XVI International Symposium on Discharges and Electrical Insulations in Vacuum, 1994, Moscow - St. Petersburg, Russia, Proceedings SPIE 2259, pp. 483-485.

27. A.L. Kovalev, L.M. Baskin, G.N. Fursey and L.A. Shirochin. Microcapillary Wawes on Liquid Electrodes in High Electric Fields. // IEEE Trans, on Dielectrics and Electrical Insulation, 1995, v. 2, n. 2, p. 281-287.

28. L. M. Baskin, L. A. Shirochin, A. L. Kovalev, G. N. Fursey. Liquid metal field emitters in problem of space vehicles charging limitation. // In Proc. of XVII International Symposium on Discharges and Electrical Insulations in Vacuum, 1996, Berkley, California, USA, Vol. 2, p. 692-695.

29. G. N. Fursey, L. A. Shirochin, and L. M. Baskin. Field-emission processes from a liquid-metal surface. //J. Vac. Sci. Technol., 1997, В 15(2), pp. 410-421

30. L.A. Shirochin, G.N. Fursey. High-power X-ray tube with an explosive emission cathode. // In Proc. of XVIII International Symposium on Discharges and Electrical Insulation in Vacuum, 1998, Eindhoven, The Netherlands, p. 672-674.

31. L.A. Shirochin, G.N. Fursey. Ion Explosive Emission in Microwave Field. // In Proc. of International University Conference "Electronics and Radiophysics of Ultra-High Frequencies", 1999, St. Petersburg, Russia, Edited by G.G. Sominski, p. 475478.

32. G.N. Fursey, L.A. Shirochin. Explosive emission processes in high electric fields. // Uzbek Journal of Physics, 2000, v. 2, n.l, p. 53-61.

33. G.N. Fursey, M.A. Polyakov, L.A. Shirochin, A.N. Saveliev. The effect of polishing under ion extraction from explosive plasma. // Proc. of IV Intem.Vacuum Electron Sources Conference, 2002, Saratov, Russia, p. 403-404.

34. G.N. Fursey, M.A. Polyakov, L.A. Shirochin, A.N. Saveliev. Liquid carbon surface during explosive emission. //Appl. Surface Science, 2003, v. 215, 1-4, p. 286-290.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведено исследование полевых эмиссионных процессов в импульсных статических полях наносекундного и микросекундного диапазонов и в СВЧ поле сантиметрового диапазона. Эксперименты выполнены на эмиттерах идентичных или одинаковых конструкций с макроскопически ограниченной эмиссионной поверхностью из различных материалов, что позволяет провести сравнительный анализ результатов в широком диапазоне параметров внешних полей.

Комплексное исследование процессов автоэлектронной, автоионной и взрывной эмиссии на жидкой проводящей поверхности в СВЧ поле выполнено впервые.

Исследования автоэлектронной эмиссии в СВЧ поле дали следующие результаты:

1. Разработана и реализована методика исследований процесса автоэлектронной и взрывной электронной эмиссии в СВЧ поле, позволяющая надёжно идентифицировать эмиссионные токи на фоне вторично-электронного разряда - основного фактора, препятствующего корректным измерениям.

2. Показано, что на жидкой проводящей поверхности в СВЧ поле формируются микроструктуры с коэффициентом усиления внешнего поля, достаточным для одновременной (на соответствующем полупериоде поля) генерации не только автоэлектронного, но и автоинного пучка.

3. Проанализированы механизмы, способные обеспечить на поверхности ЖМ в СВЧ и ВЧ полях формирование микроструктур с высоким коэффициентом усиления поля. Экспериментально установлено, что в СВЧ диапазоне, формирование микрорельефа с высоким коэффициентом усиления поля происходит в результате развития термокапиллярной модуляционной неустойчивости (ТМН), когда на изначально малой по амплитуде поверхностной волне происходит модуляция поглощаемой СВЧ мощности, что приводит к модуляции температуры поверхности, т.е. вместе с поверхностной, распространяется и тепловая волна. В силу конечной теплопроводности, последняя отстает от поверхностного возмущения, а т.к. поверхностное натяжение зависит от температуры, на поверхности ЖМ возникают области, в которых касательные поверхностные силы увеличивают амплитуду поверхностного возмущения.

4. В ВЧ диапазоне (f < 10 МГц), когда высокочастотный нагрев поверхности несущественен, основным механизмом возбуждения жидкой проводящей поверхности является параметрический резонанс (ПР), когда развитие неустойчивости происходит в силу параметрической резонансной раскачки амплитуды тех поверхностных колебаний, частота которых близка к частоте внешнего возбуждающего поля.

5. Показано, что в условиях обоих механизмов воздействия на жидкую проводящую поверхность (ПР и ТМН), эффективная разность потенциалов в волне, при которой возбуждается полевая эмиссия в переменном поле, значительно меньше (в СВЧ поле более чем на порядок величины) напряжения возбуждения эмиссии в статическом поле.

6. Для катодов из жидких и легкоплавких материалов в координатах Фаулера-Нордгейма получены линейные ваттамперные характеристики токов АЭЭ при полях в зазоре резонатора Е < 104 В/см. Показано, что длительность устойчивой фазы АЭЭ ограничена устойчивостью элементов конструкции эмиттера в СВЧ поле. На острийных эмиттерах (медные керны радиусом закругления гк = 10+30 мкм) с микронными слоями легкоплавких материалов получены токи I ~ 10° А при длительности импульса т ~ 10"4 с.

7. Экспериментально показано, что на эмиттерах с тонкой плёнкой легкоплавкого вещества на массивной подложке, в поле СВЧ малой мощности, возможно сохранение поверхностной микроструктуры после отбора тока АЭЭ. Анализ РЭМ-изображений характерных геометрических параметров микроструктур, сохраняющихся в таком режиме, подтверждает тезис о том, что ТМН - наиболее вероятный механизм инициирования АЭЭ в СВЧ поле.

Исследования в режиме взрывной эмиссии в СВЧ поле показали:

1. Возбуждение ВЭЭ в СВЧ поле, качественно, происходит аналогично тому, как этот процесс инициируется в статических полях, т.е. в результате взрывного разрушения эмиттера собственным предельным автоэмиссионным током.

2. Основной особенностью ВЭЭ в СВЧ поле высокодобротного резонатора является наличие обратной связи взрывоэмиссионного процесса с полем резонатора, определяемой его расстройкой в процессе генерации катодной плазмы. Расстройка носит индуктивный характер (сдвиг вверх) во всех исследованных режимах, что говорит о том, что плотная «закритическая» (п > п,ф) плазма занимает малый объём резонатора, непосредственно примыкающий к поверхности эмиттера. Основной вклад в расстройку вносит внешний ореол разлетающейся в зазоре разреженной докритической плазмы.

3. На эмиттерах, на которых существование жидкой фазы на поверхности затруднено (графит) или для её создания требуется вводить в резонатор значительную мощность (тугоплавкие материалы), генерация пучка высокой энергии осуществляется в виде коротких импульсов (или их пакета). При этом возможная частота повторения импульсов определяется временем распада катодной плазмы после каждого очередного импульса тока ВЭЭ.

4. На легкоплавких и жидкометаллических эмиттерах, в течение всей длительности импульса СВЧ мощности, возможна генерация пучка электронов ВЭЭ высокой энергии, длительность тока которого ограничена, фактически, лишь тепловой устойчивостью конструкции катода в СВЧ поле. На кварцевых капиллярных катодах диаметром Д < 100 мкм, в полях Е0 ~ 5-103 В/см, при токах эмиссии I ~ 0,1 А, достигнуты длительности импульса тока в миллиметровых зазорах, превышающие 10*3 с.

5. Как в автоэлектронном, так и во взрывоэмиссионном режимах, при устранении ВЭР, энергетические спектры пучков, выходящих из резонатора в пространство дрейфа, имеют сложный, немонотонный характер, определяемый пролётными эффектами электронов в зазоре. В режимах устойчивой ВЭЭ, с длительностью импульса тока ~ 10"4 с, возможна генерация пучка, практически весь ток которого лежит в энергетическом диапазоне Дс « zJ2, где Сд, -максимальная энергия электронов на выходе из резонатора. Качественное подобие энергетических спектров при ВЭЭ и АЭЭ подтверждает вывод о том, что в режимах устойчивой ВЭЭ, плотная катодная плазма локализована в непосредственной близости от поверхности эмиттера.

6. При ВЭЭ в СВЧ поле, наряду с электронным пучком, генерируется и поток ионов, энергии которых в (104-105) раз, превосходят значения их максимальной колебательной энергии e^ = 2e2E02/Mifo2. Высокие значения энергии ионов в процессе ВЭЭ определяются их ускорением в области высокого градиента СВЧ поля у поверхности эмиттера.

7. Эксперименты с одновременным воздействием на эмиттер постоянного и СВЧ полей позволяют сделать вывод о существенном влиянии высокочастотного давления СВЧ поля на разлёт катодной плазмы в объёме резонатора. Возникающий квазипотенциальный СВЧ барьер не только препятствует переходу эмиссии к вакуумному пробою, но, как показывают энергетические спектры ионов, определяет значения их минимальной энергии, играя роль фильтра для ионов низкой энергии, извлекаемых из КП.

8. Обнаружено явление резкой интенсификации ионной эмиссии в СВЧ поле, когда через определённое время задержки, зависящее от уровня входной СВЧ мощности, автоионная эмиссия взрывным образом выходит на новый уровень ионной эмиссии с токами, в 102- 103 раз превышающими предыдущий. Показано, что эффект связан со специфическим характером воздействия СВЧ поля на поверхность ЖМ и не воспроизводится в статическом поле, рост ионного тока в котором приводит к пробою. Ёмкостный характер расстройки резонатора, в отличие от режима взрывной электронной эмиссии, где он всегда носит индуктивный характер, а также характер изменения энергетического спектра пучка при ионном взрыве, говорят о том, что в режиме больших токов, значительная часть ионов возникает из капельной фракции.

В импульсных статических полях наносекундного диапазона:

1. Реализована методика бесконтактного наносекундного «зондирования» процесса ВЭЭ во времени, позволившая с точностью ~ 1 не проследить изменение эмиссионных свойств ВЭЭ на разных этапах ее развития, используя в качестве параметра наблюдения интенсивность возбуждения процесса, а также реакцию процесса ВЭЭ на предварительное возбуждение поверхности эмиттера импульсным электрическим полем. Показано, что всегда существует оптимальная временная задержка, когда повторный отбор тока ВЭЭ приводит к его максимальному росту. В режиме тока насыщения на первом импульсе, эффект усиления тока связан с увеличением скачка потенциала в катодном слое плазмы ВЭЭ, а в режиме тока, ограниченного ПЗ - динамикой разлёта её эмиссионной границы.

2. Показано, что неустойчивости тока ВЭЭ, выражающиеся в мощных наносекундных всплесках, превышающих его средний уровень в 1,5-2 раза, могут возникать как в режимах «тока насыщения», так и на участках роста тока, определяемых законом «3/2» с движущейся эмиссионной границей. Появление первого всплеска носит не случайный, статистический характер, а определяется развитием апериодической неустойчивости в сильном поле на жидкой плёнке расплавившейся поверхности эмиттера. Всплески тока, в режимах его ограничения в диоде пространственным зарядом пучка, связаны с распространения и выходом на поверхность катодной плазмы ударной волны, возникающей при взрыве микровыступа, формирующегося на расплавленной поверхности катода в процессе ВЭЭ.

3. Выделены неустойчивости тока ВЭЭ, носящие «ступенчатый» характер, когда квазистационарный уровень тока сменяется новым его нарастанием до более высокого уровня. Предложен механизм, позволяющий объяснить ступенчатый характер тока взрывной эмиссии, связанный с нагревом катодной плазмы протекающим эмиссионным током, приводящим к увеличения кратности ионизации её ионов, повышению концентрации электронов и, соответственно, увеличению её эмиссионной способности.

4. Применена импульсная методика, позволившая с наносекундным разрешением исследовать кинетику процесса ионной эмиссии, возбуждаемой взрывной эмиссией электронов.

5. Обнаружен самоподдерживающийся характер ионной эмиссии, инициируемой ВЭЭ, т.е. ее функционирование связано не просто с рассасыванием ионного заряда катодной плазмы, предварительно созданной при взрыве, а эффективно поддерживается поставкой ионов с поверхности эмиттера. Показано, что наиболее эффективно ионная эмиссия поддерживается на материалах, на поверхности которых в процессе эмиссии легко поддерживается жидкая фаза материала эмиттера. На металлических эмиттерах, на которых жидкая фаза поддерживается в виде тонкого поверхностного слоя, возможно получение квазистационарной ионной эмиссии. На эмиттерах, где время существования жидкой фазы на поверхности ограничено (графитовых), длительность процесса ионной эмиссии определяется временем её застывания.

6. Эксперименты с предварительным возбуждением поверхности жидкометаллических катодов импульсным электрическим полем и анализ динамики развития неустойчивости жидкого металла в таких полях, сравнительный анализ кинетики тока ВЭЭ твердотельных и жидкометаллических эмиттеров и эксперименты по генерации ионных пучков, инициируемых ВЭЭ показывают, что механизм поддержания процесса ВЭЭ обусловлен образованием жидкой фазы материала эмиттера на его поверхности, динамикой её развития и взаимодействия с сильным полем в катодном слое взрывоэмиссионной плазмы.

Результаты исследований ВЭЭ в микросекундном диапазоне, на тех же графитовых катодах, на которых проводились эксперименты в наносекундных режимах, дали следующие результаты:

1. Обнаружена корреляция между характером свечения в диоде и формой импульсов тока при ВЭЭ, заключающаяся в том, что появление ярких треков на фоне диффузного свечения катодной плазмы связано с быстрыми всплесками тока на фоне его монотонного роста в соответствии с законом "степени 3/2" с движущейся эмиссионной границей.

2. На основании обнаруженной корреляции предложена модель неустойчивости тока в режиме медленного ввода энергии, когда автоэмиссионная фаза процесса составляет значительную часть его длительности - режим «большой задержки до взрыва». Она основана на том, что в автоэмиссионной фазе процесса происходит отрыв микрочастиц материала катода, их зарядка и ускорение в сильном электрическом поле, а нагрев микрочастиц проходящим в диоде электронным пучком, его взаимодействие с продуктами их испарения приводит к неустойчивости тока, выражающейся в его мощных всплесках. * *

В заключение, выражаю глубокую благодарность профессору Георгию Николаевичу Фурсею, моему учителю и научному руководителю, под началом которого я 27 лет назад начинал работу над кандидатской диссертацией, руководством и советами которого я широко пользовался на протяжении всего этого времени.

Выражаю особую благодарность профессору JI.M. Баскину - моему другу, коллеге и соавтору, работы которого, а также многочисленные консультации и советы, помогли выполнению настоящей работы.

Считаю своим долгом выразить признательность всем своим товарищам и коллегам по работе, соавторам моих работ, оказавших большую помощь в выполнении исследований и их подготовке - А.А. Контонистову, М.А. Полякову и ушедшему от нас В.В. Бондаренко.

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Широчин, Леонид Александрович, 2004 год

1. Эффект устранения ионной бомбардировки автоэмиссионного катода. // РЭ. 1983. Т.28. №12. С.2462-2464. А-12. Ананьев JI.JI., Богатский М.М., Борисов Д.А., Кантонистов, Г.Н. Фурсей.

2. А-14. Алямовский И.В. Электронные пучки и электронные пушки. М. Сов. Радио. 1966. 456 с.

3. А-15. Абдуллин Э.Н., Баженов Г.П., Чесноков С.М. Принципы получениямикросекундных электронных пучков на основе взрывной эмиссии. //Тезисы докл. Всесоюзного симп. по ненакаливаемым катодам. Томск. ИФА СО АН СССР. 1977. с. 15-16.

4. Б-1. Бакшт Р.Б., Кудинов А.П., Манылов В.И. Исследование некоторыххарактеристик плазмы катодного факела в диоде со взрывной эмиссией. // Новосибирск. Наука. 1974. с. 45-52.

5. Б-2. Бугаев С.П., Литвинов Е.А., Месяц Г.А., Проскуровский Д.И. Взрывная эмиссия электронов. // УФН. 1975. Т.115. № 1. С. 101-120.

6. Б-3. Бакшт Р.Б., Бугаев С.П., Литвинов Е.А., Стасьев В.П. Исследованиеформирования сильноточной вакуумной искры методом скоростной интерферометрии.//ТВТ. 1976. №6. с. 1885-1891.

7. Б-4. Бугаев С.П., Ким А.А., Кошелев В.И. Потенциал трубчатого электронного пучка, формируемого в диоде с магнитной изоляцией. //ЖТФ. 1979. т.49. №8 с. 1790-1792.

8. Б-5. Баженов Г.П., Ладыженский О.Б., Литвинов Е.А., Чесноков С.М. К вопросу о формировании эмиссионной границы плазмы катодных факелов при взрывной эмиссии. //ЖТФ. 1977. Т. 47. № 10. С. 2086-2092.

9. Б-6. Бурцев В.А., Василевский М.А., Гусев О.А. и др. Сильноточныйрелятивистский электронный пучок с длительностью более 10"5 с. // Письма в ЖТФ. 1976. т.2. №24. с. 1123-1126.

10. Б-7. Баженов Г.П., Месяц Г.А., Чесноков С.М. О замедлении скоростидвижения эмиссионной границы катодного факела в диоде, работающем в режиме взрывной эмиссии. // Р и Э. 1975. Т. 20. № 11. С. 2415-2419.

11. Б-8. Бондаренко Б.В., Раевский В.Ю., Шешин В.П. Автоэлектронная эмиссия углеродных волокон. //Тезисы докл. XVIII Всесоюзн. симп. по ненакаливаемым катодам.Томск. 1980. С. 47-48.

12. Б-9. Баженов Г.П., Ладыженский О.Б., Чесноков С.М., Шпак И.Г. Зондовая диагностика колебаний потенциала катодной плазмы в диодах со взрывной эмиссией. // ЖТФ. 1979. Т. 49. № 1. С. 117-124.

13. Б-10. Баскин Л.М. Динамика полевых эмиссионных процессов в статических и

14. СВЧ полях. // Дис. докт. физ.-мат. наук. Томск. Институт сильноточной электроники СО АН СССР. 1990. 385с.

15. Б-11. Быстрицкий В.М., Диденко А.Н. Мощные ионные пучки. М. Энергоатомиздат. 1984.

16. Б-12. Баженов Г.П., Литвинов Е.А., Проскуровский Д.И., Шубин А.В.

17. Поступление металла в катодный факел при взрывной эмиссии электронов из металлических острий. // В сб. Мощные наносекундные импульсные источники ускоренных электронов. Новосибирск. Наука. 1974. С. 34-44.

18. Б-13. Баскин J1.M., Матюшичев Ю.Ф., Фурсей Г.Н. Развитие неустойчивостиповерхности жидкого металла в сильном электрическом поле. // В сб. Труды Всесоюзного симп. по ненакаливаемым катодам. Томск. 1980. С. 78 79.

19. Б-14. Бехтев Б.В., Бойко В.А., Воронков P.M. и др. Мартотрон мощныйусилитель СВЧ колебаний. // Письма в ЖТФ. 1982. Т.8. вып.5. с. 307-310.

20. Б-15. Борисов Д.А. Исследование автоэлектронной эмиссии в полях СВЧ. //Дисс. канд. физ-мат. наук. Ленинград. ЛЭИС. 1985. 115с.

21. Б-16. Браун С. Элементарные процессы в плазме газового разряда. М. Госатомиздат. 1961. 323 с.

22. Б-17. Бугаев С.П., Ким А.А., Кошелев В.И., Хохорин Г.О. Разлет плазмы и формирование электронного пучка в диоде с неоднородным магнитным полем. //ЖТФ. 1984. Т.54. вып.9. с. 1700-1704.

23. Б-18. Беломытцев С.Я., Бугаев С.П., Кошелев В.И. и др. О характеристикахтрубчатого электронного пучка, формируемого в диодах с магнитной изоляцией. // Письма в ЖТФ. 1978. Т.4. №23. С. 1438-1442.

24. Б-19. Баскин Л.М., Кантонистов А.А., Радченко И.Н., Черных Л.М., Фурсей Г.Н., Широчин Л.А. Пролётные эффекты при автоэлектронной и взрывной эмиссии в быстропеременных электрических полях. //ЖТФ. 1987. т.57. №7. С. 1365-1371.

25. Б-20. Баскин Л.М., Кантонистов А.А., Фурсей Г.Н., Широчин Л.А. Особенности взрывной эмиссии жидких металлов в СВЧ поле. //ДАН СССР. 1987. т. 296. №6. с. 1352-1356.

26. Б-21. Бугаев А.А., Лукошкин В. А., Урпин В.А., Яковлев Д.Г. Термокапиллярные явления и образование рельефа поверхности под воздействием пико-секундных лазерных импульсов. //ЖТФ. 1988. т. 58. №5. с. 908-914.

27. Б-22. Баскин Л.М., Широчин Л.А., Кантонистов А.А., Фурсей Г.Н.,

28. Радченко И.Н. Полевые эмиссионные процессы на жидкой проводящей поверхности в СВЧ-полях. // Р и Э. 1991. т.36. №7. с. 1369-1376.

29. Б-23. Барташюс Ю.И., Праневичус Л.И., Фурсей Г.Н. Исследование взрывной электронной эмиссии жидкого галлиевого катода. //ЖТФ. 1971. т.41. вып.9. с. 1943-1948.

30. Б-24. Беломьгщев С.Я., Ильин В.П., Литвинов Е.А., Месяц Г.А. К эффекту «мазков» при взрывной эмиссии. // В кн.: Разработка и применение источников интенсивных электронных пучков. Под ред. Г.А. Месяца. Новосибирск. Наука. 1976. с. 93-95.

31. Б-25. Бугаев С.П., Кассиров Г.С., Ковальчук Б.М., Месяц Г.А. Получение интенсивных микросекундных релятивистских электронных пучков. // Письма в ЖЭТФ. 1973. Т. 18. вып.2. с. 82-85.

32. Б-26. Баженов Г.П., Литвинов Е.А., Месяц Г.А. и др. Поступление металла в катодный факел при взрывной эмиссии электронов из металлических острий. // ЖТФ. 1973. Т.43. №6. с. 1255-1269.

33. Б-27. Бурцев В.А., Василевский М.А., Гусев О.А., Ройфе И.М., Энгелько В.И. Исследование диода со взрывоэмиссионным катодом при больших длительностях импульсов. //ЖТФ. 1978. т.48. № 7. с. 1494-1503.

34. Б-28. Беломытцев С.Я., Коровин С.Д., Месяц Г.А. Эффект экранировки всильноточных диодах.//Письма в ЖТФ. 1980. т.6. вып. 18. с. 1089-1092.

35. Б-29. Баженов Г.П., Чесноков С.М. О минимальном токе взрывной эмиссии электронов. // Изв. ВУЗов. Физика. 1976. № 11. с. 133-134.

36. Б-30. Баженов Г.П., Ладыженский О.Б., Носков Д.А., Чесноков С.М. Формирование сходящихся электронных потоков в пушках со взрывными катодами. // Тезисы доклада III Всесоюзного симл. по сильноточной электронике. Томск. 1978. с.37.

37. Б-31. Бурцев В.А., Василевский М.А., Василевская Ю.А. и др. О работе источника электронов с ВЭ-катодом в частотном режиме при большой длительности импульса.//ЖТФ. 1981. т.51. №7. с1478-1484.

38. Б-33. Баскин Л.М., Громов А.Д., Фурсей Г.Н. Распространение ударных волн врасширяющейся плазме взрывной эмиссии. // В сб.: Тезисы докл. V Всесоюзн. симп. по сильноточной электронике, ч. I. Томск. 1984. с. 27-29.

39. Б-34. Баженов Г.П., Бакшт Р.Б., Месяц Г.А. и др. Возникновение на катоде вакуумного диода новых эмиссионных центров, стимулированных плазмой. // ТВТ. 1975. т. 13. №1. с. 184-186.

40. Б-35. Бурцев В.А., Василевский М.Л., Гусев О.А., Ефимов А.Б., Ройфе И.М.,

41. Середенко Е.В., Энгелько В.И. Исследование диода с взрывоэмиссиоиным катодом при больших длительностях импульса тока. // Препринт НИИЭФА К-0364. Ленинград. 1978. 16 с.

42. Б-36. Бережецкая Н.К., Копьбв В.А., Коссый И.А., Кутузов И.И., Тиит Б.М.

43. Взрывоэмиссионные явления на границе металл горячая плазма. //ЖТФ. 1991. т.61.в.2. с. 179-184.

44. Б-37. Бугаев С.П., Искольдский A.M., Месяц Г.А., Проскуровский Д.И. Электронно-оптическое наблюдение инициирования и развития импульсного пробоя короткого вакуумного промежутка. //ЖТФ. 1967. т. 37. № 12. с. 2206-2208.

45. В-1. Василевский М.А., Василевская Ю.А., Ройфе И.М. и др. Об импедансе диода с многоострийным взрывоэмиссиоиным катодом. // Препринт П-К-0461. Л. НИИЭФА. 1980. 11 с.

46. В-2. Василевский М.А., Ройфе И.М., Энгелько В.И. Результаты исследования диода с многоострийным взрывоэмиссиоиным катодом при больших длительностях импульса. // Препринт П-К-0482. Л. НИИЭФА. 1980. 37 с.

47. В-3. Владимиров В.В., Головинский П.М. Возбуждение капиллярных волн наповерхности жидкого металла, граничащего с неустойчивой плазмой. // ЖЭТФ. 1982. т. 82. №5. с. 1464-1469.

48. В-4. Владимиров В.В., Головинский П.М. Плазменно-капиллярные волны на поверхности жидкого металла. //ЖТФ. 1983. т.53. №1. с. 128-133.

49. В-5. Воропаев С.Г., Князев Б.А., Койдан B.C. и др. Получение микросекундного

50. РЭП с высокой плотностью тока. // Письма в ЖТФ. 1987. т. 13. вып. 7. с. 431-435.

51. В-6. Василевский М.А., Ройфе И.М., Энгелько В.И., Янкин Е.Г. Влияние плотности установки эмиттеров и анодных процессов на длительность работы диода с МВК. //ЖТФ. 1988. т. 58. № 9. с. 1753-1762.

52. В-7. Василевская Ю.А., Василевский М.А., Ройфе И.М., Энгелько В.И., ЯковлевС.П., Янкин Е.Г. Формирование электронного пучка в диоде с многоострийным катодом. //ЖТФ. 1983. т.53. №4. с. 677-683.

53. В-8. Вентова И.Д., Насибов А.С., Фурсей Г.Н. и др. Исследование некоторых условий формирования сильноточных электронных пучков. // Вестник ЛГУ. 1971. №10. с. 79-82.

54. В-9. Воронин В.С, Захаров С.М., Казанский Л.Н., Пикуз С.А. // Письма в ЖТФ. 1981. т. 7. с. 1224-1225.

55. Г-1. Гришанов Б. И., Широчин Л. А., Фурсей Г.Н., и др. Высоковольтныйгенегенератор управляемых наносекундных импульсов для исследованийвзрывной электронной эмиссии. // ПТЭ. 1986. 4. с. 91-93.

56. Г-2. Гришанов Б.И. Препринт ИЯФ СО АН СССР, № 75-68. Новосибирск. 1975.

57. Г-3. Гришанов Б.И., Жуков В.М., Полежаев С.А. и др. Изменение формы и автоэлектронная эмиссия металлических острий микронных размеров. // Р и Э. 1978. Т. 23. N 3. С. 575-583.

58. Г-4. Годяк В.А., Ивлев А.В., Широчин Л.А. Анализ динамики тока вдрейфовом промежутке с индуктивной нагрузкой. // Р и Э. 1972. Т. 17. N.6. С.

59. Г-5. Габович М.Д., Плешивцев Н.В., Семашко Н.Н. Пучки ионов и атомов для управляемого термоядерного синтеза и технологических целей. М. Энергоатомиздат. 1986. 249 с.

60. Г-6. Гришин JI.B., Дорофеюк А.А., Косый И.А. и др. Исследование вторичноэмиссионного СВЧ-разряда при больших углах пролёта электронов. // Труды ФИАН. 1977. Т.92. с. 82-121.

61. Г-7. Талонов А.В., Миллер М.А. Об использовании движущихся высокочастотных потенциальных ям для ускорения заряженных частиц. // ЖЭТФ. 1958. т.34. №3. с. 751-752.

62. Г-8. Геккер И.Р. Взаимодействие сильных электромагнитных полей с плазмой. М. Атомиздат. 1978. 312 с.

63. Г-9. Глазанов Д.В. Нестационарные процессы при предельных плотностях тока автоэлектронной эмиссии. Дисс. канд. физ.-мат. наук. Ин-т сильноточной электроники СОАН СССР. Томск. 1985. 145 с.

64. Г-10. Габович М.Д., Порицкий И.Я. О механизме возбуждения нелинейных капиллярных волн на поверхности жидкого металла, находящегося в контакте с плотной плазмой. //ЖЭТФ. 1983. т.85. №1(7). С. 146-154.

65. Г-11. Габович М.Д. Жидкометаллические эмиттеры ионов. // УФН. 1983. т. 140. вЛ.с. 137-151.

66. Г-12. Грановский B.J1. Электрический ток в газе. Установившийся ток. М. Наука. 1971.543с.

67. Г-13. Григорьев А.И., Ширяева С.О. Электрогидродинамические аспектыфункционирования жидкометаллических источников ионов. // ЖТФ. 1992. Т. 62. №12. с. 9-20.

68. Д-1. Дэшман С. Научные основы вакуумной техники. М. Иностранная литература. 1950. 695с.

69. Д-2. Диденко А.Н., Григорьев В.П., Усов Ю.П. Мощные электронные пучки и ихприменение. М. Атомиздат. 1977. 277 с.

70. Е-1. Елинсон М.И., Васильев Г.Ф. Автоэлектронная эмиссия. М. Гостехиздат. 1958. 253 с.

71. Е-2. Елинсон М.И. Ненакаливаемые катоды. М. Сов. радио. 1974. 336 с.

72. Ж-1. Жуков В.М. Исследование эмиссионных свойств плазменных сгустков, формируемых при электрическом взрыве металлических острий. Дисс. канд. физ.-мат. наук. Ленинград. 1974. 154 с.

73. Ж-2. Жуков В.М., Фурсей Г.Н. Экспериментальное исследование механизма взрывной эмиссии. //ЖТФ. 1976. т.46. №2. с. 310-327.

74. Ж-3. Жуков В.М., Фурсей Г.Н. Исследование взрывной эмиссии электронов, возбуждаемой на поверхности медных острий. //ЖТФ. 1976. т.46. №9. с. 1910-1917.

75. Ж-4. Жуков В.М., Фурсей Г.Н., Аксёнов М.С. и др. Образование субмикроскопических выступов под плазмой взрывной эмиссии. // В Трудах V Всесоюзного симп. по сильноточной эл-ке. Томск. 1984. ч. I. с. 21-23.

76. И-1. Иванов С. А., Щукин Г. А. Рентгеновские трубки технического назначения. Л. Энергоатомиздат. 1989. 200 с.

77. К-1. Киселев А.В. В сб. Докл. Всесоюз. совещания по ускорителям совстречными пучками и физике частиц высоких энергий. Новосибирск. Наука. 1965. ч.1.с.ПЗ.

78. К-2. Конкин А. А. Углеродные и другие жаростойкие волокнистые материалы. 1974. М. Химия.375с.

79. К-3. Карцев Г.К., Месяц Г.А., Проскуровский Д.И. и др. Исследовние временных характеристик перехода автоэлектронной эмиссии в вакуумную дугу. // ДАН СССР. 1979. Т. 192. № 2. С. 309-313.

80. К-4. Короп Е.Д., Плютто А. А. Ускорение ионов катодного материала при вакуумном пробое. //ЖТФ. 1970. Т. 40. № 12. С. 2534-2537.

81. К-5. Коваль Б.А., Проскуровский Д.И., Трегубое В.Ф., Янкелевич. О величине давления на катод при взрывной эмиссии электронов. // Письма в ЖТФ.1979. т. 5. № 10. С. 603-606.

82. К-6. Короп Е.Д., Плюгго А. А. Влияние плазмы на эмиссию острийного катода. //ЖТФ. 1971. Т. 41. №5. С. 1055-1057.

83. К-7. Курдюмов В.Н., Старкова В.Н. К теории СВЧ диода с автоэмиссионным катодом. // РЭ. 1987. Т.32. №2. С. 453-455.

84. К-8. Контонистов А.А. Взрывная электронная эмиссия в СВЧ полях. Дисс. канд. физ.-мат. наук. ВНИЦПВ. М. 1986. 132 с.

85. К-9. Ковнацкий A.M., Матюшичев Ю.Ф., Иоффе И.В. Параметрическоевозбуждение колебаний поверхности заряженной жидкости. //ЖТФ. 1978. т.48. №3. с. 633-634.

86. К-10. Королев Ю.Д., Месяц Г.А. Автоэмиссионные и взрывные процессы в газовом разряде. Новосибирск. Наука. 1982. 253 с.

87. К-11. Кобайн Д., Эккер Г., Фаррелл Д и др. Вакуумные дуги. М. Мир. 1982. 428 с.

88. К-12. Кассиров Г.М., Месяц Г.А. О механизме пробоя коротких вакуумных промежутков.//ЖТФ. 1964. т.34. №8. с. 1476-1481.

89. JI-1. Литвинов Е.А., Месяц Г.А. О вольтамперной характеристике диода сострийным катодом в режиме взрывной эмиссии электронов. // Изв. ВУЗов. Физика. 1972. №8. С. 158-160.

90. JI-2. Луценко Е.И., Середа Н.Д., Концевой Л.М. Исследование образования слоёв объёмного заряда в плазме. // Физика плазмы. 1976. Т.2. № 1. С. 72-81.

91. Л-3. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Механика. М. Наука. 1965. 204 с.

92. Л-5. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. М. Наука. 1982. 620 с.

93. Л-6. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. М. Наука. 1989.

94. Л-7. Логачёв Е.И., Ремнев Г.Е., Усов Ю.П. Ускорение ионов из взрывоэмиссионной плазмы. // Письма в ЖТФ. 1980. Т.6. в.22. с. 1404-1406.

95. Л-8. Логачёв Е.И., Ремнев Г.Е., Усов Ю.П. Ускоритель тяжёлых ионов. // ПТЭ. 1983. №2. с. 21-23.

96. Л-9. Логачёв Е.И., Лопатин B.C., Печёнкин С.А., Ремнев Г.Е. Исследование расходимости пучка и однородности эмиссии тяжёлых ионов при прямом ускорении. //ЖТФ. 1984. Т.54. №10. с. 2027-2029.

97. Л-10. Логачёв Е.И., Исаков И.Ф., Лопатин B.C., Печёнкин С.А., Ремнев Г.Е.

98. Генерация пучков тяжёлых ионов в магнитоизолированном диоде из взрывоэмисеионной плазмы. В сб.: Тезисы докладов V Всесоюзного симп. по сильноточной эл-ке. 1984. 4.2. с. 60-62.

99. Л-11. Лукьянченко Г.С. Равномерный, полифазный вторично-эмиссионный СВЧ разряд на поверхности тела. //ЖТФ. 1974. T.44. №9. С. 1922-1928.

100. Л-12. Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. T.I. М. Высшая школа. 1970. 439 с.

101. Л-13. Ландау Л. Д., Лифшиц Е.М. Механика. М. Гостехиздат. 1954. 790 с.

102. Л-14. Ландау Л.Д. Электродинамика сплошных сред. М. Физматгиз. 1959. 532 с.

103. Л-15. Литвинов Е.А., Месяц Г.А., Проскуровский Д.И. Автоэмиссионные и взрыво эмиссионные процессы при вакуумных разрядах. // УФН. 1983. т. 139. №2. с. 265-302.

104. Л-16. Лупехин С.М., Фурсей Г.Н., Поляков М.А., Широчин Л.А., Жуков В.М.

105. Эффект инерционного возбуждения микровыступов на поверхности жидкого металла при взрывной эмиссии. // Письма в ЖТФ. 1983. т.9. вып. 17. с. 1078.

106. Л-17. Лупехин С.М. Взрывная эмиссия с поверхности жидкого металла. // Дисс. канд. физ.-мат. наук. ВНИЦПВ. М. 1984. 131 с.

107. Л-18. Литвинов Е.А. Кинетика катодного факела при взрывной эмиссиии электронов. // В кн.: Мощные наносекундные источники ускоренных электронов. Новосибирск. Наука. 1974. с.23-34.

108. Л-19. Лазарянц А.Э., Григорьев А.И. Устойчивость заряженной капли встохастическом электрическом поле. //ЖТФ. 1992. т.62. №3. с. 40-48.

109. М-1. Месяц Г. А. Генерирование мощных наносекундных импульсов. М. Сов. Радио. 1974. 256 с.

110. М-2. Мощные наносекундные импульсные источники ускоренных электронов электронов. Сборник под ред. Месяца Г.А. Новосибирск. Наука. 1974.168 с.

111. М-3. Месяц Г.А., Литвинов Е.А. О вольтамперной характеристике диода с острийным катодом в режиме взрывной эмиссии электронов. // Изв. Вузов. Физика. 1972. № 8. С. 158-160.

112. М-4. Месяц Г.А., Баженов Г.П., Бугаев С.П. Проскуровский Д.И., Ротштейн В.П., Юрике Я.Я. Эмиссия электронов с катода в начальной фазе наносекундного вакуумного разряда. // Известия ВУЗов. Физика. 1969. № 5. С. 153-154.

113. М-5. Месяц Г.А., Проскуровский Д.И. Рост тока в искре при импульсном пробое коротких вакуумных промежутков. // Известия ВУЗов . Физика. 1968. №1. С. 81-85.

114. М-6. Месяц Г.А., Ротштейн В.П., Фурсей Г.Н., Карцев Г.К. Определение скоростиразлёта плазмы, образованной электрическим взрывом микроострий под действием автоэлектронного тока большой плотности. //ЖТФ. 1970. Т.40. №7. с. 1551-1553.

115. М-7. Модинос С. Авто-, термо- и вторично-электронная эмиссионная спектроскопия. М. Наука. 1990. 320с.

116. М-8. Месяц Г.А., Эшкенази В.И. Эрозия электродов при пробое вакуумного промежутка наносекундными импульсами. // Изв. ВУЗов. Физика. 1968. №2. с. 123-125.

117. М-9. Месяц Г.А., Проскуровский Д.И., Янкелевич Е.Б., Трегубое В.Ф. Наблюдение регенерации микроострий и полировки катода при наносекундных импульсах тока взрывной эмиссии. //ДАН СССР. 1976. т.227. №6. с. 1335-1337.

118. М-10. Месяц Г. А., Проскуровский Д.И. Импульсный электрический разряд в вакууме. Новосибирск. Наука. 1984. 256 с.

119. М-11. Мюллер Э.В., Цонг Т.Т. Полевая ионная микроскопия, полевая ионизация и полевое испарение. М. Наука. 1980. 224 с.

120. М-12. Месяц Г.И., Иванов С.А., Комяк Н.И., Пеликс Е.А. Мощные наносекундные импульсы рентгеновского излучения. М. Энергоатомиздат. 1983.

121. М-13. Месяц Г.А. Эктоны. Екатеринбург. УИФ «Наука». 1993. (ч. I, II, III).

122. Месяц Г.А. Эктоны в вакуумном разряде: пробой, искра, дуга. М. «Наука». 2000.424 с.

123. М-14. Месяц Г.А., Проскуровский Д.И. Взрывная эмиссия электронов из металлических острий. // Письма в ЖЭТФ. 1971. т. 13. №1. с. 7-10.

124. М-15. Матюшичев Ю.Ф. Теоретическое исследование неустойчивости поверхности жидкой и твёрдой поверхности сильноточных источников электронов. // Дисс. канд. физ-мат. наук. Ленинград. 1980. 102 с.

125. М-16. Мак-Доналд А. Сверхвысокочастотный пробой в газах. М. Мир. 1969.

126. Н-1. Ненакаливаемые катоды. Под ред. М.И. Елинсона. М. Сов. Радио. 1974. 336 с.

127. Н-2. Незлин М.В. Динамика пучков в плазме. М. Энергоиздат. 1982. 263 с.0.1. Открытая в СССР. Сборник. 1976. М.: ЦНИИПИ, 1977, с.8-10.

128. П-1. Проскуровский Д.И., Ротиггейн В.П. Измерение скорости движения границы эмиссии электронов из плазмы катодного факела. В сб. Мощные наносекунд ные импульсные источники электронов. Новосибирск. Наука. 1974. С. 59-62.

129. П-2. Поляков М.А. Интенсивная эмиссия ионов в сильном электрическом поле, инициируемая взрывной электронной эмиссией. Дисс. канд. физ.-мат. наук Москва. ВНИЦПВ. 1987. 120 с.

130. Исследование некоторых процессов в вакуумном диоде с катодным факелом. // ЖТФ. 1975. т.45. №10. с. 21-25. Р-1. Ратахин А.Н. Физические процессы в сильноточных диодах со взрывной эмиссией. Дисс. канд. физ.-мат. наук. Томск. ИСЭ СО АН СССР. 1980. 156 с.

131. Ф-3. Фурсей Г.Н., Широчин Л.А., Чибуков Ю.Я., Баскин Л.М. Стабильная взрывная эмиссия катодов с ограниченной эмиссионной поверхностью. //ЖТФ. 1983. Т.53. №4. С. 798-800. Ф-4. Фурсей Г.Н., Мовчан Б.Н., Ершов А.В. Лупехин С.М., Поляков М.А.,

132. Ф-6. Фурсей Г.Н., Лупехин С.М., Поляков М.А. Интенсификация взрывнойэмиссии при использовании жидких сплавов щелочных металлов. // Письма в ЖТФ. 1984. т. 10. вып. 9. стр. 533-536.

133. Ф-7. Френкель Я.И. Дополнение к теории неустойчивости жидкой поверхности в электрическом поле в вакууме. //ЖТФ. 1936. т.6. с. 347-351.

134. Ф-8. Фурсей Г.Н., Антонов А.А., Гулин Б.Ф. Исследование автоэлектроннойэмиссии вольфрама в наносекундном диапазоне длительностей импульсов. // Вестник ЛГУ. 1971. №10. с. 71-74.

135. Ф-9. Фурсей Г.Н., Воронцов-Вельяминов П.Н. Качественная модельинициирования вакуумной дуги.//ЖТФ. 1967. т.37. №10. с. 1870-1888.

136. Ш-1. Шешин Е.П., Макуха В.И., Рыбаков Ю.А. Эмиссионные свойства стержневых автокатодов из графита. //Тезисы Докл. XVIII Всесоюзн. Конф. по эмиссионной электронике. М. Наука. 1981. С. 210-212.

137. Ш-2. Шешин Е.П., Рыбаков Ю.Л. // Тезисы Докл. XVIII Всесоюзн. Конф. по эмиссионной электронике. М. Наука. 1981. С. 213-214.

138. Ш-3. Шарбонье Ф.М., Барбур Дж.Р., Гаррет Л.Ф., Дайк В.П. Исследование природы и прикладных свойств холодной эмиссии на СВЧ. // ТИИЭР. 1963. Т.51. №7. с. 989-1004.

139. Ш-4. Широчин Л.А. Взрывная эмиссия катодов с ограниченной эмиссионнойповерхностью. //Диссерт. канд. физ-мат. наук. Москва. ВНИЦПВ. 1982. 165 с.

140. J. Phys. D: Appl. Phys. 1981. v. 14. p.1721-1727. m-2. Mair G.L., von Engel A. Gallium-field-ion emission from liquid point anodes. //

141. J.Appl. Phys. 1979.V.50. n 9. p.5592 5595. m-3. Mair G.L., Forbes R.G. An analytical calculation of LMIS cusp length. //

142. Surface Science. 1992. v.266. p. 180-184. m-4. Mair G.L. Space-charge effects in liquid metal ion sources. // J. Phys. D:

143. Rev. 1935. v. 48. P. 562-568. t-2. Thomson S.P, Prewett P.D. The dynamics of liquid metal ion source. // J. Phys. D:

144. Appl. Phys. 1984. V.17. №11. p. 2305-2323. t-3. Tonks L. The pressure of plasma electrons and the force on the cathode of an arc. //Phys. Rev. 1934. v.46. p.278. • t-4. Thompson S.P., A. von Engel. Field emission of metal ions and microparticles. //

145. Symp. on Disch. and Electrical Insul. in Vacuum. Berlin DDC. 1984. p. 125-126.