高压辉光放电电子源中冷阴极表面几何尺寸的计算

摘要 本文提出了一种新的迭代算法，用于计算高压辉光放电电子枪冷阴极的横向尺寸，该算法基于阴极尺寸对放电电流的函数依赖关系的非线性方程，并使用 Steffenson 迭代方法求解该方程。所提计算方法的一个显著特点是考虑了高压辉光放电电流与等离子体边界位置的关系。为了得到相应的非线性方程，我们使用了一维放电间隙的近似理论和著名的放电理论声明，即阳极等离子体占据一定的体积，该体积由带电粒子的浓度决定，与电极系统的几何形状无关。在此基础上规定了具有球形阴极和空心阳极的高压辉光放电电子系统的几何参数，并引入了对满足完整性、一致性和封闭性要求的参数系统的限制。在对所提出的迭代算法收敛过程进行数值分析的基础上，我们证明了在满足对所引入参数体系的限制条件的情况下，通常可以确保方法的收敛性。我们将高压辉光放电枪阴极横向尺寸的计算结果与相应的实验数据进行了比较。对比分析结果表明，所提出的迭代算法应用结果与实验数据的差异不超过百分之几。高压辉光放电枪冷阴极横向尺寸的研究成果和迭代计算方法具有重要的实用价值，可直接用于气体放电枪设计的初始阶段，以评估其技术可能性。