113380. lajstromszámú szabadalom • Gázokkal vagy gőzökkel töltött villamos lámpa
lajdonságaik és elektromos vagy mágneses mezők által úgy befolyásolják a plazmát alkotó töltött részecskék mozgásált, hogy kiszűrik közülük a plazma-5 elektronokat, anélkül, hogy a primérelektrcnok kilépését lényegesen akadályoznák. Az, alábbiakban több példát adunk a találmány szierint alkalmazandó plazmiaszűrőkre. 0 Már az anódoit magát is kiképezhetjük úgy, hogy az képes legyen szűrőhatást kifejteni. Ehhez először is az szükséges, hogy az elektronok kilépő nyílásai aránylag hosszú és szűk rések 5 vagy csatornák legyenek. Másodszor pedig aiZi szükséges, hogy a plazma az anódnál több volttal pozitívabb potenciálon legyen. Kiviteli módozatokat a $—5. ábráikon mutattunk be. Ezlek a 0 szűrő anódok oly egyes elemekből állanak, minit amilyet a 6. ábra mutiat. Ebben (18) a katódfelület, amelynél az aktív felületrészen célszerűen a (19) homorulat van. Ez úgy koncentrálja az 5 elektronsugarakat, hogy azok elkerülik a (20) failakat. Az (a) és (b) méretek célszerűen craak tört .résziéi a szabad űthossznak. A (c) méretet, vagyis a rések, illtetve csatornák szélességét pedig úgy 0 választjuk, hogy legalább is a katód felé eső végükön a falak elektromos töltésének erővonalai egészen a nyílás köziepéig nyúljanak. Ezt a szabályt a továbbiak -blaln részletezzük. 5 A plazmában az elektronok sebessége, kiseíbb tömegük és nagyoibb átlagos kinetikai energiájuk folytán, sokkal nagyobb, mint a pozitív ionoké. Ha tehát a plazma résekbe vagy csatornákba ha-0 tol be, az elektronok kerülnek előre. Ennélfogva. a tértöltések úgy oszlanak meg, hogy a keletkező elektromos tér az elek tronokat lassítani, a pozitív ionokat pedig gyorsítani igyekislzik. Ennek a tér-5 nek az erősségét egyrészt a csatorna méretei határozzák meg, másrészt a szűrő nek a plazmához viszonyított poteneiáljia. A találmány szerint előnyös az üzemben a plazmának a szűrőhöz képest 0 pozitív potenciált adni. Miután az eiddig tárgyalt kiviteli példákban a plazmaszűrő egyúttal anód is, ezeknél előnyös, h)ai a plazma pozitívabb az anódnál. így az anód előtt az elektronok lefékeződnek, 5 a pozitív ionok pedig meggyorsulnak. Ezit az üzemi állapotot úgy érhetjük el, hogy oly nagyra méretezzük az anódnalk a világító térrel hiatáros felületét, hogy az erre a felületre számított, úgynevezett rendezetlen elektronáram nagyobb le- 6a gyen, minit a levezetendő áram, vagyis nagyobb, mint a primérelektronok árama. Ennek folytán a plazma oly pozitív potenciált vesz föl az anóddal szemben, hogy arról a fölös számban neki- 65 futó elektronok visszapattannak. Ez előálló potenciálkülönbség az elöktronteimperature 2—l-szeresének: megfelelő értéket is elérhet ós rendelekézünkre áll az elektronok kiszűrésére. A végre, hogy a 70 szűrőtér hatása a csatornák köziepéig érjen, a c-t kicsinyre kell választanunk. Ha c_-t nagyra méretezzük, akkor a pozitív ionok és a plazmaelektronok mozgási szabadsága elegendő arra, hogy ai 75 csatornák közepén elektromos mezőktől csaknem mentes zóna álljon elő; a plazma nyúlványa, amelyben az ionok és az elektronok, egymást kölcsönösen segítve, a gyorsító tér felé nyomulhatnak. 80 Azt hiheitnők, hogy evégre c-t kisebbre kell váilasztanunk, mint az árnyékoló ionréiteg kétszeres vastagságát az ismert Langmuir-|Mjott-Smith-félei képlet szerint. Ez azonban az általunk alkalmazott 85 nagy ionkoncentrációk mellett a századmilliméteres nagyságrendbe vezetne, ily méretek pedig gyakorlatilag nagyon nehezen valósíthatók meg. A találmány szerint azonban már c-nek sokkal na- 90 gyobb miéríetei mellett elérhetjük a kí vámt szűrőhatást, hacsak b t ellég nagyra választjuk meg, esetleg £ többszörösére, de úgy, hogy b is kicsiny legyen a szabad úthosszhoz képest. Ezt a jelenséget 95 úgy magyarázhatjuk meg, hogy ilyen csatornákban az ionkoncentráció befelé oly gyorsan csökken, hogy legalább is a csatorna belső részén, a falak elektromos töltései egészen a középig hatnak. így köny- 100 nyen megvalósítható méretek mellett is elérhetjük a megfelelő szűrőhatást. A 7. ábra diagrammja ábrázolja közelítőleg a potenciál változását a csatorna közepén, a katódtói a plazmáig. V a poten- 105 ciál a kátédhoz képest, Ya az anódpotenciál, Vp a plazmapotenciál. A gyorsítótér külső széle és a plazma között a potenciál <5 feszültséggel növekszik. A primérelektronok a gyorsítótérben olv sebességet 110 nyernek, amely közelítőleg az egész alkalmazott feszültségnek, Va -nak felel meg, és ez után még egy további tf-nak megfelelő energiamennyiséget vesznek át. A
