четко отграниченный участок, отличающийся необычайной яркостью даже на фоне дуги: так называемые электродные пятна — катодное и анодное.

В электродном пятне различают опорное пятно, представляющее собой проекцию столба на поверхность электрода, с плотностью тока в сотни ампер на квадратный сантиметр и повышенной яркостью. Во многих случаях внутри опорного пятна можно различить и активное электродное пятно с весьма высокой яркостью и плотностью тока в тысячи ампер на квадратный сантиметр.

Своеобразным процессом на электродах является выбрасывание, или эмиссия, электрически заряженных частиц с поверхности электрода в окружающее пространство. Удаление электрона из свободного атома или молекулы в газе Таблица 7 называется ионизацией, характе-Работа выхода 9, эвризуемой работой и потенциалом

ионизации ф. Удаление электрона из комплекса атомов в конденсированной фазе из твердого или жидкого вещества называется выходом. Он характеризуется работой или потенциалом выхода. Ионизация и выход аналогичны и отличаются лишь средой, из которой освобождается электрон. Работа выхода (табл. 7) примерно раза в два меньше работы ионизации, определяется она опытным путем. Работа выхода весьма чувствительна к составу эмитирующего вещества, загрязнениям и пленкам на поверхности. Часто она заметно изменяется от незначительных, трудно обнаруживаемых -загрязнений, поэтому результаты определения работы выхода у различных исследователей заметно различаются.

Поскольку работа выхода значительно меньше работы ионизации, твердые и жидкие тела часто служат источником свободных электронов для прилегающего газового объема. Подобно видам ионизации в газе (где мы знаем ионизацию соударением, фотоионизацию, термическую ионизацию), имеем аналогичные процессы и для эмиссии электронов: термоэлектронную, автоэлектронную, или электростатическую, фотоэлектронную и вторичную — при бомбардировке поверхности различными частицами.

Для сварочной дуги основными процессами эмиссии будут термоэлектронная и автоэлектронная. Термоэлектронная эмиссия наблюдается при нагревании эмиттера. Энергия электронов возрастает пропорционально температуре Т, °К. Некоторые электроны достигают при этом уровней энергии, достаточных для преодоления потенциального барьера, ограждающего поверхность эмиттера, и вылетают в окружающее пространство, становясь свободными электронами./

Процесс термоэлектронной эмиссии хорошо выражается формулой Ричардсона — Дэшмана, выведенной на основе теоретических рассуждений, подкрепленных обширными экспериментальными исследованиями:

/ = ЛГ2е ш а/см2,(111.21)

где / — плотность термоэлектронного тока;

А — константа, теоретическое значение которой Л = = 120 а/(см2 ■ град2); опытные значения А часто очень отличаются от теоретического; Ф — работа выхода.

Наибольшее значение термоэлектронная эмиссия имеет на катоде. Здесь может создаваться электрическое поле, направленное в сторону движения электронов и тем самым усиливающее электронную эмиссию (эффект Шоттки). Подобная термоэлектронная эмиссия, усиленная действием электрического поля, называется иногда автотермоэлектронной эмиссией. Эмиссия электронов может наблюдаться и на холодных катодах при наложении сильного электрического поля напряженностью Е — 10е 108 в/см.

Плотность тока автоэлектронной эмиссии может быть определена по формуле Фаулера — Нордгейма:

/ = Т£2 ехр (— ^) а/см2,(III .22)

где у и Ь — константы, зависящие от материала катода.(

Определение Е, входящей в формулу (111.22), с достаточной точностью затруднительно, поэтому обычно пользуются лишь данными рдытных измерений Е.

Очень эффективна фотоионизация на поверхностях твердых и жидких тел. Поскольку работа выхода меньше потенциала ионизации, то здесь фотоионизацию производят и лучи видимого света.

Эмиссионная способность катода может быть многократно усилена нанесением на катод пленок и слоев оксидов с низкой работой выхода. Нанесение оксидов Са, Ва, Бг может понизить работу выхода на катоде до 1 в, вместо 4,4 — 5 в для металлов с идеально чистой поверхностью. Это обстоятельство широко используют в электронной технике, например при изготовлении электронных ламп. В сварочной технике следует также использовать возможность усиления эмиссии с катода за счет нанесения веществ, усиливающих ее. Общая плотность тока на катоде тогда достигает нескольких тысяч ампер на квадратный сантиметр.

.Анодная область дуги отличается однообразием и сравнительной простотой протекающих в ней процессов. Эта область по-видимому более тесно связана с металлом — основным (прямая полярность) или электродным (обратная полярность) — и часто создает ускоренное расплавление металла. Значительной эмиссии положительных ионов анод не создает. Если она и наблюдается в сварочных