Деление катодного пятна

Деление катодного пятна [c.34]

Тем более трудно допустить, чтобы без учета названного наиболее инерционного процесса и некоторых вторичных явлений, таких, как деление катодного пятна, могли быть теоретически воспроизведены во всех деталях сложные по своему характеру зависимости скорости пятна от тока и напряженности магнитного поля. По изложенным причинам полученные в этой работе результаты не могут внушать доверия, несмотря на поразительное совпадение с данными опыта. [c.41]

Б. ДЕЛЕНИЕ КАТОДНОГО ПЯТНА И ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АВТОНОМНЫХ ПЯТЕН [c.253]

Для применения принципа максимума поля к задаче деления катодного пятна необходимо предварительно выяснить характер распределения собственного магнитного поля дуги в районе пятна. Приступая к этой задаче, мы будем пренебрегать возможными на практике искажениями формы пятна, выражающимися в искривлении цепочки. На рис. 102 катодное пятно изображено схематически в виде прямолинейного отрезка длиной I, расположенного симметрично в начале координат и вытянутого вдоль оси X. Положительное направление оси совпадает с направлением вектора напряженности стороннего поля, причем движение пятна как целого должно быть направлено вдоль оси У. Для упрощения задачи определения собственного поля дуги в районе пятна допустимо принять, что его поперечные размеры бесконечно малы по сравнению с длиной I. За пределами катодного пятна поле реальной дуги достаточно точно описывается с помощью такой идеализированной модели. Опираясь на нее и вводя понятие линейной плотности тока /г = ///, составляющие напряженности поля дуги в ка-кой-либо точке катода с координатами Х У можно определить путем суммирования полей элементарных линейных токов 4х, пересекающих катод в пределах отрезка / [c.255]

Образующиеся при делении катодного пятна автономные группы ячеек должны и после этого удаляться друг от друга под влиянием тех же факторов, которые вызвали деление пятна на части. Поэтому исследование взаимодействия этих автономных пятен является одним из наиболее прямых путей выяснения природы деления катодного пятна. Но тогда естественно обратиться в первую очередь именно к этому источнику точных сведений о делении пятна. [c.259]

Рис. 104. Снимки деления катодного пятна при токах 12, 24 и 40 а.

Рис, 105, Схематическое изображение симметричного деления катодного пятна при его движении в неоднородном магнитном поле с максимальными значениями напряженности на оси симметрии, [c.261]

Для правильного понимания закономерностей процесса деления необходимо располагать данными относительно распределения образующихся автономных пятен по продолжительности цх существования т. Как уже отмечалось, автономным пятнам, возникающим в процессе деления катодного пятна, на снимках соответствуют отдельные ветви, обычно расходящиеся сразу же после акта деления. Это обстоятельство облегчает их регистрацию. Задача исследования распределения пятен по продолжительности их существования сводится к измерению длины каждой ветви в направлении развертки. Прежде чем мы приступим к ней, следует обратить внимание на некоторые общие закономерности деления. [c.265]

Распределение интервалов между последовательными актами деления. Частота деления катодного пятна [c.278]

Даже при беглом взгляде на рис. И4 бросается в глаза, что подавляющее количество интервалов приходится примерно на область 4—16 мксек. При больших токах вероятность деления пятна в указанной области W"(4[c.280]

Обнаруживаемая гистограммами преимущественная группировка интервалов между последовательными актами деления катодного пятна в узкой области значений порядка Ш сек соответствует истинному характеру распределения интервалов. [c.287]

Отмеченная закономерность процесса деления и его высокая частота говорят о том, что деление катодного пятна совершается под влиянием постоянно действующей причины. [c.287]

При исследовании деления катодного пятна в любом случае в задачу вносится известный элемент произвола, связанного с выбором критерия деления пятна. В связи с этим возникает законный вопрос какое влияние на результаты наблюдений н их интерпретацию может оказать то или иное изменение критерия деления В связи с результатами проведенного выше исследования должно быть достаточно очевидным, что влияние выбора критерия деления на результаты наблюдений в конечном счете определяется количеством регистрируемых ответвлений. Любое изменение критерия, приводящее к регистрации дополнительного количества автономных пятен, должно повлечь за собой следующие изменения в результатах наблюдений [c.289]

Количественная связь между делением катодного пятна и обусловленным им беспорядочным перемещением может быть легко установлена при единственном упрощающем задачу предположении, что каждый новый акт деления наступает только после распада одного из автономных пятен. При этом характер взаимодействия между пятнами оказывается наиболее простым, так как в каждый момент времени на катоде может находиться не более двух пятен. Последнее условие должно соблюдаться при небольших значениях разрядного тока, примерно до 10—15 а. При указанном условии и случайном характере распределения направлений последовательных смещений средний квадрат расстояния р, на которое пятно удалится от произвольной начальной точки в результате п актов деления, может быть найден как сумма квадратов всех элементарных смещений [c.292]

Экспериментальное доказательство доминирующей роли деления катодного пятна в его хаотическом перемещении на однородном жидком катоде [c.293]

При малых, так называемых пороговых токах, катодное пятно существует в виде одиночной ячейки, которая при больших токах имеет тенденцию к делению за время от 10 до 10 сек. Систематический распад ячеек с частотой порядка 10 сек- -а- и деление катодного пятна являются следствием неоднородности собственного магнитного поля в районе пятна, расталкивания частей пятна полем. Это приводит к хаотическому перемещению пятна по поверхности металла. [c.98]

При малых так называемых пороговых токах катодное пятно существует в виде одиночной ячейки, которая при больших токах имеет тенденцию к делению за время от 10 до 10 с. Систематический распад ячеек с частотой порядка 10 с" -А" и [c.72]

Анализ движения пятна показал, что взаимодействие его отдельных частей происходит под влиянием их собственных магнитных полей и подчиняется принципу максимума напряженности поля. Максимум напряженности поля должен всегда соответствовать максимуму концентрации частиц, поэтому в направлении наибольшего потока энергии к катоду должно смещаться и само катодное пятно. Этим объясняется направленное (в том числе и обратное) движение пятна в магнитном поле, его деление и хаотическое перемещение по катоду. При больших токах и сложной структуре пятна оно в целом также будет перемещаться в область максимума напряженности не только собственного Hi, но и дополнительного внешнего Н магнитного поля. [c.73]

Результаты исследования структуры катодного пятна приводят к представлению, что пятно на ртути находится в процессе непрерывной перестройки, состоящей не только в замене распадающихся ячеек новыми, но и включающей в себя перестройку самих ячеек. В связи с этим возникает вопрос о том, нельзя ли, опираясь на это представление о неустойчивости пятна и проистекающей отсюда непрерывной перестройке, объяснить его изменчивость на металлах. Подробный анализ процесса перестройки пятна на ртути с учетом существенной роли в нем собственного магнитного поля дуги позволяет сформулировать общее правило, определяющее направление процесса перестройки в условиях дуги низкого давления с жидким ртутным катодом. Применимость этого правила, названного принципом максимума поля, доказывается путем количественного исследования трех основных форм движения катодного пятна, а именно его упорядоченного движения в магнитном поле, деления и хаотического перемещения по катоду (гл. 4). Таким образом, оказывается возможным свести все многообразие форм движения катодного пятна к общей причине — его неустойчивости на катодах холодного типа. [c.7]

По-видимому, приблизительно в таком же состоянии находится вторая часть задачи исследования дуги — объяснение удивительных свойств и особенностей поведения катодного пятна. Несмотря на ряд ценных наблюдений, сделанных отдельными авторами, остались до сих пор непонятыми такие существенные особенности дуги, как стягивание тока к малой области катодного пятна, непрерывное беспорядочное перемещение пятна по металлу и самопроизвольные погасания дуги в области малых токов. Сравнительно подробно изучено направленное движение катодного пятна в магнитном поле, но и это явление не получило до сих пор достоверного, подтвержденного специальными опытами объяснения. Практически ничего не известно о закономерностях и причинах деления пятна, а вопрос о его устойчивости даже не поднимался до настоящего времени. Для современного состояния сведений о дуге в особенности характерно то, что от физиков пока полностью ускользала связь между перечисленными явлениями. [c.70]

Процессы распада и деления элементарных ячеек катодного пятна в стационарных условиях [c.164]

Уже сама форма приведенного соотношения показывает, что погасание дуги в пределах сильноточного участка кривой 0(/) следует рассматривать как сложное событие, состоящее из двух независимых событий. Одно из них, вероятность которого описывается первым множителем, нам уже известно из анализа явлений, происходящих при меньших токах. Из сопоставления (21) с (20) очевидно, что этот множитель представляет собой не что иное, как вероятность погасания дуги в ее переходной форме нри токе /=/1, соответствующем точке перелома кривой. При нормальных условиях /] можно полож ить равным 0,5 а, В этой точке перелома вероятность погасания дуги для переходной формы достигает своего наименьшего значения около 0,14, после чего вероятность погасания продолжает уменьшаться исключительно за счет второго множителя в правой части (21). Выяснить его физический смысл можно путем сопоставления всех особенностей поведения дуги в области токов 0,5—2 а, включая начинающееся при этих токах деление катодного пятна и постепенное вытеснение переходной формы дуги ее основной формой. Деление катодного пятна фактически означает, что на катоде какую-то часть времени или непрерывно существуют по крайней мере два автономных пятна, между которыми распределяется разрядный ток. Но при такой ситуации должны резко измениться как условия существования и распада самих пятен> так и механизм восстановления дуги. Во-первых, распад одного из пятен в этих условиях не может сопровождаться возникновением переходной формы дуги, которая не способна конкурировать с более устойчивой основной ее формой, поддерживаемой остающимся пятном. Вместе с тем исключается возможность восстановлеиия распадающегося пятна. Во-вторыл, при распаде одного из пятен его долю тока должны принимать на себя остающиеся пятна и, следовательно, этот распад, как правило, не. аолжен сопровождаться погасанием дуги, а только лишь перераспределением тока между отдельными частями пятна. [c.133]

При оценке приводимых ниже экспериментальных данных относительно деления катодного пятна в условиях его упорядоченного движения во вспомогательном магнитном поле приобретает существенное значение вопрос о том, какого рода влияние на процесс деления способно оказать стороннее поле. Чтобы показать наглядно характер действия этого поля, на рис. 103 пунктирной линией представлен результат сложения составляющей Н у С внешним полем напряженностью 1 ООО э. В наиболее общих чертах влияние этого поля выражается в увеличении напряженности на всем протяжении цепочки и сглаживании контраста условий в ее центре и у концов. Вследствие указанного уменьшения контраста деление пятна в присутствии стороннего магнитного поля должно шроисходить менее энергично. Можно также предвидеть, что под влиянием стороннего поля должна уменьшаться вероятность симметричного деления пятна, т. е. деления на две равные части. По-видимому, очень сильное поле способно полностью подавить процесс деления. Однако, для того чтобы это могло иметь место, напряженность стороннего поля должна во много раз превосходить напряженность собственного поля дуги в районе катодного пятна. [c.259]

Применяя к задаче деления катодного пятна принцип максимума поля, можно без труда объяснить ряд других закономерностей поведения автоно.мных пятен. Так, легко установить, что 264 [c.264]

При исследовании деления катодного пятна приходится считаться не только с ошибками измерений временных интервалов, но и с неопределенностью другого рода, имеющей более принципиальный характер. Как будет видно из дальнейшего, результаты исследования зависят в значительной мере от самого выбора критерия деления пятна. Причина этого состоит в том, что продолжительность существования образующихся в результате деления автономных пятен меняется в широкой области значений, начиная от таких малых значений, при которых одно из пятен распадается прежде, чем ему удастся удалиться от другого на расстояние, лревьшающее его собственные размеры. При таких обстоятельствах выбор недостаточно чувствительного критерия деления может привести к большому количеству пропусков /в наблюдениях и ложной концепции деления. Чтобы исследование носило возможно более полный характер, должен быть избран наиболее чувствительный критерий деления из всех доступных при данном методе наблюдения, В настоящем исследовании в качестве критерия деления служило расхождение отдельных частей катодного пятна на расстояние, сравнимое с их собственными размерами. Этот критерий является, то-види-мому, наиболее чувствительным из всех физических осмысленных критериев деления. В самом деле, с точки зрения физики катодного пятна, как и предложенной нами модели, автономными следует считать лишь такие пятна, которые имеют не только свою собственную область объемного заряда, но и отдельный центр испарения вещества катода. Такое определение основывается на признании испарения катода одним из основных процессов дугового цикла. Но фотографируемое яркое свечение, которое мы называем катодным пятном, по всей вероятности, как раз и соответствует области интенсивного испарения ртути. Из этого следует, что до тех пор, пока расстояние между двумя частями излучающей области остается меньше размеров самих излучающих частей, их по существу нельзя считать автономными пятнами. В исследованной области токов 3—40 а это мини- [c.269]

X-10 сек смещающимся приуменьшении тока в сторону больших времен. Одновременно с этим заметно увеличивается дисперсия распределения. Количественное сравнение двух рассматриваемых рисунков показывает, что интервалы последнего рисунка превосходят приблизительно в два раза интервалы первого рисунка. Это обстоятельство следует отнести за счет неизбежной в условиях беспорядочного движения катодного пятна потери половины актов деления, совершающихся в направлении развертки или близких к нему направлениях. С учетом этих потерь оба метода приводят к совпадающим в качественном и количественном отношениях результатам, о чем говорит сравнение данных табл. XVI и XVII. В последней сведены полученные с использованием метода зеркальной развертки величины, характеризующие распределение интервалов между последовательными актами деления катодного пятна нормальной дуги в отсутствие сторон-282 [c.282]

Прежде чем делать какие-либо выводы по существу найденных закономерностей деления пятна на однородном ртутном катоде, иеобходимо рассмотреть характер и степень искажений найденного распределения интервалов между последовательньи-ми актами деления из-за возможных пропусков в наблюдениях. Исследование искажений, причиняемых этими пропусками, должно прежде всего показать, связана ли обнаруженная избирательность интервалов t с реальными физическими процессами или ее можно отнести за счет пропусков в наблюдениях, как это имело место с происхождением максимума распределения автономных пятен по продолжительности существования т. Такое исследование необходимо еще и потому, что при более широкой интерпретации пропусков вопрос о погрешностях наблюдений перерастает в принципиальный вопрос о влиянии выбора критерия деления катодного пятна на результаты наблюдений. [c.284]

Закономерный характер процесса деления катодного пятна на однородном ртутном катоде подчеркивается тем обстоятельством, что тенденция к делению обнаруживается в этих условиях (при отсутствии магнитного поля) практически при любых значениях тока, при которых дуга способна существовать длительное время. Рассмотренный метод статистической выборки указывает наиболее естественный путь интерпретации тех изменений, которым подвергается исследуемое распределение при уменьшении тока. Бросается в глаза, что изменения распределения интервалов при уменьшении тока на рис. 114 носят совершенно тот же характер, что и при увеличении количества неучтенных актов деления в последовательном ряде гистограмм на рис. 117. Это сходство внушает мысль, что снижение частоты деления пятна и увеличение разброса интервалов при малых токах вызваны наблюдающимся при уменьшении тока общим снижением продолжительности жизни пятен и связанными с этим быстро прогрессирующими потерями отсчетов, для кото-ры1Х продолжительность существования становится ниже критического значения. Эти потери могут быть оценены с помощью соопношения (82) при упрощающем предположении, что продолжительность жизни каждого ответвления уменьшается пропорционально току. Используя затем представленные на рис. 118 288 [c.288]

Итак, деление катодного пятна на однородном ртутном катоде по всем признакам следует считать закономерным процессом, совершающимся под влиянием постоянно действующей причины. В условиях дуги низкого давления этой причиной является неоднородность собственного магнитного поля дуги в районе пятна. Как было показано выше, деление пятна, как и его движение под влиянием стороннего магнитного поля, подчиняется принципу максимума поля. С этой точки зрения процесс деления пятна можно рассматривать лишь как одну из основных форм его непрерывной перестройки, контролируемых распределением суммарного магнитного поля в катодной области дуги. В его основе лежат те же явления и законы, которые управляют перемещением пятна по катоду как целого под влиянием стороннего поля. Все различие между этими двумя формами перестройки пятна сводится к тому, что в одном случае пятно в целом взаимодействует со сторонним полем, тогда как в другом случае отдельные части пятна взаимодействуют посредством магнитньих полей. Таким образом, перестройка пятна типа деления в принципе может быть сведена к перестройке типа упорядоченного движения в стороннем магнитном поле. [c.290]

Указанный вывод не исключает того, что, помимо деления пятна, могут существовать иные причины беспорядочного перемещения. На снимках зеркальной развертки изображения пятна удается иногда наблюдать неожиданные его смещения, которые не связаны видимым образом с процессом делания. Сформулированный выше вывод следует понимать лишь как утверждение о доминирующей роли деления катодного пятна в его беспорядочном перемещении при данных условиях опыта. Напомним, что описанные исследования относятся к условиям нормальной дуги с однородным ртутным катодом и равновесным давлением ртутного пара около 1,2 мк рт. ст. Не исключено, что при резком изменении условий опыта на первый план выступит какая-либо иная причина движения, такая, как газодинамические эффекты бурного вскипания ртути в области катодного пятна. Относительно подобных условий опыта могут быть сделаны предварительные прогнозы. Как следует из данных последней таблицы, связанное с делением пятна беспорядочное перемещение замедляется с уменьшением тока. Причина этого заключается преимущественно в том, что с уменьшением тока резко уменьшается средний квадрат элементарного смещения пятна при одиночиом акте деления Указанное уменьшение является результатом сокращения продолжительности совместного существования каждой пары пятен и ослабления их взаимодействия. Можно представить, что при достаточно низком значении тока перемещение пятна будет происходить преимущественно за счет газодинамических либо гидродинамических эффектов. В отличив от этого причиной хаотического перемещения пятна на твердом катоде может служить плавление под ним металла. Роль деления пятна как причины его перемещения по катоду должна уменьшаться также при введении в разрядное пространство посторонних газов и повышении плотности газовой среды. Должна существовать некоторая критическая плотность среды, при которой взаимное отталкивание пятен уже не будет иметь места. При таких условиях деление пятна не может оставаться доминирующей причиной его перемещения. Наконец, следует отметить, что действие деления пятна можно частично парализовать при помощи тангенциального к катоду магнитного поля. Последнее ориентирует пятно всегда таким образом, что деление совершается в направлении, нормальном к направлению упорядоченного движения. В этих условиях беспорядочные смещения пятна могут обладать только одной степенью свободы и приобретают своеобразную форму поперечных отклонений пятна от правильной траектории. [c.297]

Определение размеров эмиттирующей поверхности на ртути и других металлах является значительно более сложной задачей вследствие непрерывного быстрого перемещения и деления пятна на катодах этого типа. Одна из первых грубых оценок величины поверхности пятна на ртути принадлежит Штарку [Л. 3 и 6], допускавшему такие ее значения, как 0,02—0,1 см . Почти двумя десятилетиями позже первая попытка определения размеров катодного пятна на ртути методом фотографирования была предпринята Гюнтершульце [Л. 7]. После неудачных опытов по непосредственному фотографированию пятна, совершающего беспорядочное движение по ртути, Гюнтершульце был вынужден прибегнуть к методу зеркальной развертки изображения пятна. Это позволило ему получить увеличенное изображение пятна на фотопластинке в форме сильно вытянутой полосы. Представляя себе пятно круглым, он смог оценить величину поверхности пятна при различных токах. Как и в случае угольной дуги, она оказалась изменяющейся пропорционально току, откуда было выведено заключение о постоянстве плотности тока для ртутного катода. Ее значение было оцене- [c.15]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...