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Descargas gaseosas en un cátodo hueco

Física de Plasmas

Descargas gaseosas en un Cátodo Hueco – Stephen Muhl del Instituto de Investigaciones en Materiales, Universidad Nacional Autónoma de México.
 A. Perez – Investigadora en Ciencias Médicas, Unidad de Investigación y Desarrollo Tecnológico (UIDT-CCADET) Hospital General de México.

En 1916 F. Paschen reportó por primera vez una descripción de una descarga en un cátodo hueco, la cual produjo un alto flujo de electrones y densidad de plasma. De una manera semejante de que la captura de electrones en un magnetrón resulta en un aumento de la densidad del plasma, en el cátodo hueco la geometría puede producir un plasma de muy alta densidad al reducir la pérdida de electrones.

Descargas gaseosas en un Cátodo Hueco
Dr. Stephen Muhl

Almenos tres tipos de descargas pueden ser establecidas en un cátodo hueco; A baja potencia y/o a bajas presiones de gas, el plasma es una descarga “convencional” caracterizada por corrientes bajas y altos voltajes (D- HC), Para una combinación apropiada de presiones de gas y potencias aplicadas, y una combinación de diámetro y longitud adecuado del cátodo hueco, la descarga es resonante y la corriente puede ser de 1000 veces los valores para la descarga “simple” y la densidad de plasma es correspondientemente gran de (HCD), Si el cátodo no se enfría, la descarga puede transformarse en un arco disperso, la emisión de electrones por efectos térmicos actúan como una fuente adicional de electrones y el plasma es de aun más alta den si dad (HCA).

La explicación aceptada para el fenómeno del HCD involucra la existencia de electrones “péndulo” de alta energía que son reflejados de cada lado interior del cátodo; Se considera que la larga trayectoria de es tos electrones produce un gran número de electrones secundarios, con lo que se obtiene la alta densidad de plasma y corriente. Describimos algunos de los problemas asociados con el modelo convencional, y proponemos una nueva explicación basada en la formación de iones doblemente cargados. Este modelo tiene implicaciones importantes para las extensas aplicaciones de descargas de cátodo hueco; Sputtering con un flujo de gas, PECVD (plasma enhanced vapour deposition), evaporación de haz electrónico, PECVD de haz electrónico, fuentes de haz de iones, lámparas espectrales, micro-plasmas atmosféricos, etc.

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