Phänomenologie und Energiebilanz von Lichtbogenkatoden bei niedrigen Drücken und hohen Stromstärken

Das Verhalten einer koaxial umströmten Lichtbogenkatode wird in einem Druckbereich von 15 bis 120 mm Hg und einem Stromstärkebereich von 400 bis 1000 A experimentell untersucht. Als Versuchsgase dienen Argon und Wasserstoff. Einzelerscheinungen während der kurzen instationären Zündphase werden näher beschrieben. Für stationären Betrieb, welcher durch einen diffusen, relativ großflächigen Katodenansatz gekennzeichnet ist, werden Ergebnisse von Messungen der Katodentemperatur und der Ansatzfläche aufgeführt und quantitativ ausgewertet. Für die mittleren Stromdichten im Ansatz (in ihrer Abhängigkeit von Druck und Stromstärke) werden empirische Beziehungen angegeben. Mit Hilfe eines quasi‐eindimensionalen Katodenmodells wird eine innere Energiebilanz der Katode aufgestellt und die im Ansatzgebiet einfließende Wärme berechnet. Schließlich werden unter sehr vereinfachenden Annahmen Katodenfallspannung und Ionenstromanteil abgeschätzt und unter Zugrundelegung einer Elektronenemission entsprechend der Richardson‐Schottky‐Gleichung die sogenannte Richardson‐Konstante bestimmt. Alle diskutierten Größen zeigen eine im allgemeinen starke Abhängigkeit von Druck und Stromstärke. Der Einfluß der Gasart ist sowohl quantitativ wie qualitativ beträchtlich.