1. Плівкові катоди.

Емісійні властивості металу суттєво змінюються при адсорбції на його поверхні атомів або іонів сторонньої речовини. При відповідному підборі матеріалу плівки можна отримати значне збільшення емісійного струму. На цьому засновано виготовлення плівкових катодів. Плівкові катоди прийнято позначати двома хімічними символами, з яких перший вказує матеріал керна, а другий - матеріал адсорбованої плівки. Розглянемо найбільш поширені і вивчені катоди W-Cs, W-Ba і W-Th. Перші досліди з W-Cs катодом, пророблені Ленгмюром і Кінгдоном, полягали у вимірюванні при різних температурах густини струму емісії з вольфрамової нитки, що знаходилася в атмосфері насичених парів цезію. Тиск парів відповідав температурі колби 30° С,тобто становив 6,7 ∙10-14н/м2(5∙10-6 мм рт. ст.). Було виявлено зростання струму емісії при збільшені температури катода до 690°К і його спад при подальшому збільшенні температури. Максимальна густина струму складала 0,88 А/м2, що приблизно на двадцять порядків перевищує густину струму емісії. Катод W-Ba може бути отриманий шляхом випаровування металевого барію з якогось джерела, що знаходиться в колбі приладу, на поверхню вольфрамової нитки. При цьому спостерігається зниження роботи виходу катода до 1,6 еВ, що теж менше роботи виходу напиленої речовини - барію (2,5 еВ). Однак виготовлений таким способом вольфрамо-барієвий катод володіє тим же недоліком, що і вольфрамо-цезієвий, а саме - швидким випаровуванням плівки барію при необхідних для достатньої емісії температурах. Запас активуючої речовини в самому матеріалі керна катода як би природним шляхом створюється в катодах типу W-Th. Досліджуючи такі дротини з торійованого вольфраму, Ленгмюр і Роджерс в 1913 р. виявили, що після, приблизно, трихвилинного прогріву у вакуумі при температурі близько 2800° К ці нитки дають при температурах порядку 1800-2000К значно більшу емісію, ніж ці ж нитки до прогріву або нитки з чистого вольфраму. У плівкових катодів спостерігається не тільки зниження роботи виходу х0, але і значне зменшення константи А. Для катодів типу W - Cs і W - Th її значення близькі до 3∙104 А/м2∙град2, а для катода W - Ba вона дорівнює15∙104 А/м2∙град2. Однією з можливих причин такого значного зменшення константи А є, плямистість катода, яка тут виражена дуже сильно. Розглянуті три типи катодів не обмежують можливості виготовлення плівкових катодів. Багато інших металів можуть утворювати плівки, що знижують роботу виходу металу керна. Попереднє окислення керна (W - О -Ba, W - О - Cs) або його карбідування (карбідW - Th) у деяких випадках покращують емісійні властивості і підвищують довговічність плівкових катодів.

2.Несамостійний дуговий розряд.

Несамостійним називається Дуговий розряд з штучним підігріванням катода, оскільки підтримку такого розряду не можна здійснити за рахунок його власної енергії: при виключенні зовнішнього джерела напруження він гасне. Розряд легко запалюється без допоміжних запалювальних електродів. Підвищення напруги такого Дугового розряду спочатку підсилює його струм до величини, визначуваною інтенсивністю термоелектронної емісії з катода при даній температурі напруження. Потім аж до деякої критичної напруги струм залишається майже постійним (так званий вільний режим). Коли напруга перевищує критичне, характер емісії з катода міняється: істотну роль в ній починають грати фотоефект і вторинна електронна емісія (енергія позитивних іонів стає достатньою для вибивання електронів з катода). Це приводить до різкого зростання струму розряду — він переходить в скований режим. За певних умов з Дуговий розряд штучним підігріванням продовжує стійко горіти, коли напругу між електродами знижують до значень, менших не лише іонізаційного потенціалу робочого газу, але і найменшого його потенціалу збудження. Цю форму Дугового розряду називають низьковольтною дугою. Її існування обумовлене виникненням поблизу катода максимуму потенціалу, що перевищує потенціал анода і близького до першого потенціалу збудження газу, унаслідок чого стає можливою ступінчаста іонізація.