учетом данных, представленных на рис. 30, можно найти плотность термоионного тока из шлаков при Т та 2000 К. Плотность ионного тока равна (9.18) X х 102 А/м2.

Как известно [56], плотность тока частиц /, связана с их концентрацией щ со-1

отношением /,- = — гг{асе, где а{ — средняя тепловая скорость ионов с массой т, при температуре Т, и* ]^8^Т/ят,. Получаем выражение для концентрации ионов в приэлектродной области щ = = 4/',/г;,е. Рассчитанная по этому выражению концентрация ионов в приэлектродной области, создаваемая термоионной эмиссией из шлака при 2000 К, составляет п1 = 4,8 - 1019 м-3. Можно показать, что для получения такой же концентрации ионов при термической ионизации газа, содержащего, например, 1 % атомов калия, при атмосферном давлении необходима температура Т а* 2800. 2900 К- При температуре газа вблизи электродов 2000 К термическая ионизация для тех же исходных условий может обеспечить концентрацию ионов лишь Ю18 м-3.

Таким образом, при наличии на поверхности нагретого металла шлаковой пленки положительная термоэмиссионная эмиссия может существенно превышать эмиссию этих ионов из чистого металла, обеспечивая наряду с термической объемной ионизацией в межэлектродном пространстве, повышенную концентрацию положительных ионов в приэлект-родных областях.

6. Эффективность образования

положительных ионов

при термической и поверхностной

Помимо положительной эмиссии и термической объемной ионизации еще одним эффективным источником положительных ионов может быть термическая ионизация на поверхности нагретого электрода нейтральных атомов, поступающих из разрядного промежутка.

Рассмотрим более подробно процесс поверхностной термической ионизации и

сравним его эффективность с объемной термической ионизацией.

При отсутствии в межэлектродном промежутке электрического поля (например, в переходный момент в дуге переменного тока) плотности потоков ионов и атомов, движущихся в межэлектродном пространстве, определяются составом и температурой газа, который заполняет промежуток. При появлении электрического поля возникнут различия в движении ионов у электродов.

Предположим далее, что на поверхность электрода, имеющего температуру Тв и работу выхода электронов ф, поступает поток атомов, плотность которого

(а = — naV а

где па — концентрация частиц в объеме; иа — их средняя тепловая скорость. Часть этого потока отражается от поверхности электрода в виде положительных ионов.

Плотность тока положительных ионов^ /п, образующихся в результате поверхностной ионизации, определяется выражением [56]

in = -g-епаг»я ехр I— (и, — ф)/Й7в|,

va V8kT/nma

где ma — масса атома.

Величина ve содержит некоторую не-J определенность, так как температура в приэлектродной области может отличать! ся от температуры в межэлектродном промежутке. Однако эта неопределенности не препятствует дальнейшему анализу, поскольку пЙ обратно пропорциональна Т, a va пропорциональна Т"'* и, как вид! но из уравнения (1.14), изменение vB при изменении Т слабо отражается на значе/ нии /а, поскольку /'„ ~ 7"'«. Таким образом, плотность тока положительных ионов, образующихся вследствие поверхностной ионизации, зависит в основной от потенциала ионизации атомов, попадав ющих на поверхность электрода, работм выхода и температуры электрода при дам ном содержании ионизирующегося эля мента в составе атмосферы промежутка^