JPH0734349B2

JPH0734349B2 - 乱れた形態のクロム冷陰極を有するプラズマスイッチ

Info

Publication number: JPH0734349B2
Application number: JP1507633A
Authority: JP
Inventors: シユマツチヤー，ロバート・ダブユ
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1988-06-16
Filing date: 1989-05-08
Publication date: 1995-04-12
Anticipated expiration: 2010-04-12
Also published as: EP0372072B1; IL90430A; WO1989012905A1; DE68927043D1; DE68927043T2; IL90430A0; JPH03500109A; US5019752A; EP0372072A1

Description

【発明の詳細な説明】［発明の背景］ 1.発明の分野この発明は、交差フィールドのプラズマスイッチおよび
それに使用される冷陰極に関するものである。

2.関連技術の説明クロスサトロン（CROSSATRON）変調開閉器と呼ばれる低
圧力のプラズマ開放スイッチは、（CROSSATRONとはこの
発明の譲受者であるヒューズ・エアクラフト社の商標で
ある。）最近開発されてきた。このスイッチの詳細は、
シュマッサー氏他による米国特許第4,596,945号明細書
に記載されている。Guenther氏他著による文献［“Low
−Pressure Opening Switches",schumacher,et al.,pag
es93〜129,plenum publishing corp.,（1987年度）］こ
のスイッチは、高速かつ高反復周波数でパルス電力回路
を開いたり閉じたりする制御された拡散放電を用いた２
次電子放射冷陰極装置である。高真空４極管のような従
来の直流開放スイッチ装置と対照的に、この装置は、陰
極加熱器の必要性をなくし、即時にスタートし、長寿命
で、低い順方向電圧降下で、高電流伝導で、さらに電気
機械的に堅牢な動作をする。

第１図は、このスイッチの基本的な形態である。このス
イッチは、冷陰極２と、陽極４と、冷陰極２と陽極４と
の間のソースグリッド６および制御グリッド８とから成
る同軸の４つの要素から構成され、交差したフィールド
の放電に基づいている。これらの要素は円筒形である。
第１図は、装置の中心線の一方の側で部分的断面で示さ
れている。

導電電荷は、陰極付近のプラズマ放電によって発生す
る。プラズマはソース・グリッド６（局部的交差フィー
ルド放電の陽極として作用をする）と陰極２との間に配
置されたギャップにおいて交差フィールドの冷陰極放電
によって生成される。このギャップはスイッチの外側に
取付けられている永久磁石10によって供給される尖端の
フィールドによって磁化されている。この装置は陰極の
加熱器の電力の必要性をなくし、即時開始の機能もでき
る。

ソース・プラズマ12は交差フィールドの放電を設定する
ために数マイクロ秒の間500ボルト以上のレベルの電位
をソースグリッド６にパルス的に与えることによって発
生する。平衡状態に達する時、ソースグリッドの電位降
下が冷陰極２の電位より約500ボルト上の低放電レベル
に下降する。陰極電位に残っている制御グリッド８によ
って、このスイッチは開放されたままで、全陽極の電圧
は制御グリッド８と陽極４との間に空間に現れる。

スイッチは制御グリッド８の電位を除くことによって、
またはプラズマ電位の500ボルト以上に瞬間的にパルス
を与えることによって閉じられる。これはプラズマがソ
ースグリッド６と制御グリッド８を通って陽極４に流れ
ることを可能にする。プラズマからの電子は陽極によっ
て集められ、スイッチは伝導し、電圧の陽極は500ボル
トまでに下降する。装置を開放するために、制御グリッ
ド８は電子管において陰極電位またはそれ以下の電位に
戻る。

一旦グロウ放電が起こると、それは第２図に示されてい
るように冷陰極からの２次電子放射によって維持されて
いる。これは第２図で説明されている。図は定常状態に
おける陽極と陰極との間のグロウ放電電位分布を描いて
いる。陰極に関するプラズマ電位は一般に200〜1,000ボ
ルトである。それは冷陰極における電流密度とガスの種
類や使用される電極材料による。イオンはそれぞれ陽
極、陰極の両極で非中性のシース領域14,16を通ってギ
ャップ中のプラズマから集められる。しかし、電子は陽
極にしか集められない。プラズマが電気的中性のままで
いるために電子とイオンの両極性の流動を調節する小さ
な陽極シースの電圧下降を維持する。スイッチを通る電
位の降下の大部分は陰極シース14で発生する。そこでは
イオンが冷陰極表面から第２次の電子の放射を刺激する
ために十分な運動エネルギーレベルに加速される。全陰
極電流は従ってプラズマから集められるイオン電流（電
流の矢印18）と陰極からの放射した２次電子電流（電流
の矢印20）の合計である。プラズマからの電子は陰極電
位によって反撥され、陰極（電子路22）に達するように
陰極シース14を横切ることはできない。

陰極からの放射に続いて、２次電子は陰極シースを横切
って加速され、200〜1000ボルトの陰極シース降下に対
応するエネルギでプラズマに入る。磁界は陰極と陽極と
の間にスパイラルにこれらの電子をトラップし、それら
が陽極によって収集される前にプラズマ中の背景中性ガ
ス原子と衝突してイオン化するようにさせる。定常状態
においてこれらの衝突から生じるイオン化率は、ガス放
電プラズマが一定レベルに維持されるようにイオンが陰
極と陽極とに失われる率と平衡する。

冷陰極は典型的に高い強度を持ち比較的廉価なステンレ
ススチールまたは銅の管から形成され、プラズマに面す
る電子放射表面を与えるために管の内面に真空炉中でろ
う付けされたモリブデンのような平滑な穴の耐熱金属シ
ートを有する。この処理は大きな面積のろう付けが可成
の量の金をベースにしたろう材料と、真空炉処理時間
と、工具を必要とするために高価である。耐熱金属シー
トとその下の管材料との間の熱膨脹特性の相違のために
処理効率も満足すべきものではない。例えばモリブデン
と銅は異なった熱膨脹係数を有する。モリブデンシート
は約950℃の温度で管にろう付けされるが、シートが冷
却されるときその下の銅の管よりも収縮が少ない。この
処理はモリブデンシートに皺を生じ、結合を弱くし、空
気と金ろうのトラップされたポケットを生成する。

このようなスイッチで得られる効率はまた最良のもので
はない。効率は直接スイッチの両端の順方向電圧降下に
比例する。順方向電圧降下は冷陰極からの２次電子を増
加させることにより、および、或いはプラズマ内の２次
電子の滞留時間を増加させることにより理論的には減少
させることができ、それによって陽極によって捕捉され
る前にガス分子と衝突してイオン化する確率を増加する
ことができる。500ボルトのプラズマ電位により、電流
スイッチは陰極壁に当るイオン１個当り約0.2の２次電
子を生じるにすぎない。２次電子発生率は理論的には非
常に低い仕事関数の材料で陰極を被覆することによって
増加されることができるが、そのような材料は通常陰極
に衝突するプラズマイオンによるスパッタリングにより
飛散してしまう。モリブデンは最もしばしば陰極被覆と
して使用されるけれども、それは高価であり加工も困難
である。

［発明の概要］この発明は、従来のスイッチよりも高い効率と低い順方
向電圧降下を有し、製造が比較的廉価で容易であり、広
い温度範囲にわたって動作でき、顕著なスパッタリング
の問題を生じないプラズマスイッチを提供するものであ
る。

このようなスイッチは、プラズマに露出された実効陰極
面積を増加させる一連の乱れた形態を有する冷陰極およ
び少なくとも一部は耐熱金属のクロームから形成された
表面層を有する陰極を設けることによって得られる。乱
れた形態はまた陰極から放射される２次電子を静電的に
限定し、それによってプラズマを通るそれら２次電子の
実効行程長およびガス分子との衝突の確率を増加させ
る。陰極表面の面積が大きくなるほど陰極電流密度が減
少し、さらに順方向電圧降下を低下させる。

乱れた形態は陰極における一連の平行な溝として設けら
れ、その幅は陰極シースの幅の２倍以上でなければなら
ない。それらは空洞内部よりも実質上小さいプラズマに
対する開口を有する陰極中の空洞を構成し、そのような
空洞は部分的に空洞を閉じる一連の交差板により溝間の
陰極表面を覆うことによって形成される。

クロムは２次電子発生率を増加させ、またプラズマスイ
ッチ中で使用すると特別な利点のある別の特性を有する
ことが発見された。クロム表面層は99％以上のクロム純
度のクロム、クロムとクロム酸化物の混合物、クロムと
タングステン、モリブデン、またはトリウムとの混合物
のいずれかから形成されることができる。

これら、およびその他のこの発明の特徴および利点は、
添付図面を参照にした実施例の詳細な説明から当業者に
は明白であろう。

［図面の説明］第１図は、従来技術によるプラズマスイッチの半分の部
分の断面図である。

第２図は、第１図に示されたスイッチの陰極と陽極の間
の典型的な電圧分布を示すグラフである。

第３図は、この発明を適用するのに適したスイッチ構造
の断面図である。

第４図は、この発明の１実施例の乱れた陰極構造と隣接
するスイッチ素子との部分的断面図である。

第５図は、第４図の乱れた陰極構造の斜視図である。

第６図は、溝を有するものと平滑な穴のものとのクロム
で被覆された別の材料の陰極の順方向電圧降下対ピーク
電流特性の比較のグラフである。

第７図および第８図は、平滑な溝の代りに空洞が陰極壁
に形成された２つの別の実施例の断面図である。

［好ましい実施例の詳細な説明］この発明は、プラズマを通る電子の実効行程長を増加
し、陰極面積を増加し、陰極電流密度を減少させる一連
の乱れた形状の冷陰極を設け、少なくとも一部はクロム
を有する材料から構成される２次電子放射面を有する冷
陰極を形成することによってプラズマスイッチの効率を
増加し、順方向電圧降下を減少させるものである。プラ
ズマスイッチについての20年以上にわたる作業にもかか
わらず、クロムはそのようなスイッチの冷陰極として使
用することは以前には考えられていなかった。しかしな
がらクロムは可成の期間にわたって使用されている他の
材料よりも良好なスイッチ生産性および動作を示すこと
が発見された。特にこの発明の乱れた形状の陰極と組み
合わせるときにそれが著しい。

この発明の１実施例のプラズマスイッチの断面図が第３
図に示されている。

この発明はまたイオンビーム発生器やマイクロ波スイッ
チのような比較的低い電圧降下プラズマ源を使用する他
の装置にも適用可能である。スイッチは円筒形の陽極26
を囲んでそれから半径方向に間隔を隔てている略々円筒
形の陰極24を有している。ソースグリッド28および制御
グリッド30は陰極24の内側で環状に陽極26を囲んで延在
する。電気コネクタ32,34,36は陰極、ソースグリッド、
および制御グリッド用にそれぞれ設けられている。陽極
26はブッシング38から機械的に吊下げられ電気コネクタ
40によって電圧信号を供給されている。陰極の上部延長
部42は陽極の上部を囲みこれらの素子間で大きなギャッ
プが生じて真空スイッチ中でパッシェンの絶縁破壊が生
じるのを避けている。永久磁石44は陰極の外側壁中に配
置されている。

ガス容器46は低圧力のイオン化ガス、典型的には水素を
スイッチ中に導入するために設けられている。ガスはス
イッチの内部に拡散し、プラズマにイオン化されるとき
スイッチの閉じられるとき陰極と陽極との間の導電媒体
を形成する。

第４図は磁石44の付近における改良されたスイッチの拡
大した断面図である。一方第５図はこの構成における実
際の陰極構造の斜視図である。従来のスイッチのような
平滑内壁ではなく、一連の乱れた形態の構造48が磁石44
の領域の陰極内壁に形成されている。これらの乱れた形
態の構造は陰極壁に不規則な表面を与え、実質的にこの
領域におけるプラズマにさらされる陰極面積を増加させ
る。図示の実施例において、乱れた形態の構造は陰極内
壁に延在するように形成された一連の平行な溝の形態で
設けられている。

そのような溝はスイッチの動作において著しい改善を与
えることが認められた。これは２つの基本的なファクタ
ーによるものと信じられる。第１に構内の陰極表面から
放射された２次電子は溝から出て主プラズマ区域に入る
前に可成の距離にわたって構内のプラズマを通って前後
に移動する傾向がある。これは電子が陽極で捕捉される
前の平均実効行程を著しく増加させ、電子が多くのガス
分子と衝突してそれをイオン化する確率を対応して増加
させる。スイッチが約0.1〜0.25トル程度の比較的低い
ガス圧力で動作し、一方グリッド、陰極、および陽極間
のギャップはイオン化された平均自由行程より著しく小
さい（典型的的には1cm対多cm）であるから、この形式
のプラズマスイッチにおける効率的なプラズマの生成の
ためには２次電子の制限は特に重要であると認められ
る。

第２に、増加した陰極面積は所定の絶対電流レベルに対
して陰極電流密度を著しく減少させる。陰極と陽極との
間の順方向電圧降下は陰極電流密度に対応して変化し、
したがって電流密度の減少は順方向電圧降下の減少に望
ましい影響を与える。さらにアークが生じる前に一般的
に約10乃至20アンペア／cm²の区域で許容電流密度には
絶対的な制限がある。陰極電流密度を減少させることに
よって、溝はまたアークの危険を減少させ、スイッチに
より伝送されるピーク電流を著しく増加させる。高い電
流密度においては陰極シース中の電界は非常に高い。溝
と各溝の鰭の大きい表面半径の間の平坦な面は電界の不
必要な強大化を避け、クローからアークへの放電の移行
を阻止する。

特定の構成においては、9.5cmの直径の陰極が使用さ
れ、内面には2mmの幅で9mmの深さの溝が設けられた。一
般に溝の幅は第２図に示された典型的には約0.1mmであ
る陰極シースの厚さの２倍より大きくなければならな
い。理論的にはもっと深い溝はより良好な特性をもたら
すけれども、実際にはプラズマ密度はプラズマが溝の底
まで侵入できない点まで溝の深さと共に減少する。また
溝の深さがその幅の２倍よりもずっと大きい場合には以
下説明するように陰極表面に鍍金することは困難であ
る。

この発明の別の重要な特徴はクロムまたはクロムベース
被覆のような電子放射性陰極表面の構成にある。比較的
長い開発と歴史にも拘らずクロムは従来プラズマスイッ
チの陰極として使用されなかった。しかしながら、この
発明によればクロムは陰極用として特に有効な材料であ
ることが発見された。クロムは高い導電性を有し、した
がって高い電流レベルを使用することができる。また水
素プラズマにさらされたときスパッタを生じることが少
ないことが認められた。すなわち陰極表面のイオン衝撃
によってスパッタされて飛び散るクロム原子は僅かであ
る。これは重要な特徴である。何故ならばスパッタされ
た粒子はスイッチの動作を変更させることがあり、それ
らが絶縁性の表面に滞積すればその絶縁を短絡する可能
性があるからである。さらにスパッタされた粒子は時間
の経過と共に隣接する表面に成長して薄片となり、それ
が落下して素子を短絡する可能性がある。

アルミニウムもまた良好な冷陰極２次電子放射体である
ことが認められる。しかしそれは酸化物層で覆われた場
合に限られる。酸化物層は金属の仕事関数を減少させ、
２次電子発生を増加させる。アルミニウム冷陰極は実験
室環境では長期間にわたって高い２次電子放射率で動作
できる。しかしながらアルミニウム冷陰極がこの実施例
のプラズマスイッチのような密閉した真空容器中で高電
流密度および高平均電流（１アンペア以上）で動作され
る場合には、酸化物層はプラズマイオンの衝撃によって
スパッタされて飛び散ってしまう。放電はその後露出さ
れたアルミニウム表面で続けられ、それは低い２次電子
放射率である。一例として、実験室における実験で動作
されたアルミニウム冷陰極は測定された順方向電圧降下
は180ボルトに過ぎなかった。しかしながら同じ陰極が
密閉されたスイッチ管中で高電流レベルで動作される場
合には、酸化物層がスパッタされて飛散した後では順方
向電圧降下は900ボルトに増加した。したがって最初の
状態は魅力的であるけれども、アルミニウムはプラズマ
スイッチのような場合には最良の冷陰極材料ではない。

別の利点は、クロムが比較的高い融点を有し、スイッチ
が500〜600℃までの温度で動作させることができること
である。また通常プラズマスイッチ中で使用されるイオ
ン化ガスである水素に対して化学的に不活性である。こ
れは水素に対して反応性であるII乃至Ｖ族金属と対照的
である。クロムはまた非磁性であり、したがって陰極の
外側の磁石の磁界が陰極を通過してスイッチ内のプラズ
マを限定することを可能にする。

クロムはさらに低い蒸気圧を特徴とし、高真空装置を得
るために良好な材料である。それは陰極壁から蒸発して
スイッチの内部に付着することがなく、したがってスイ
ッチの汚染を無くすことができ、良好な真空の維持を妨
害することもない。

第４図に戻ると、陰極24は強度が高く比較的廉価な、銅
またはステンレススチールのような材料で形成されたベ
ースを備え、その内面および溝48を覆ってメッキされた
クロムの層50が被覆されている。上記の実施例において
ステンレススチールのベースは75ミクロンの厚さのクロ
ム層を有している。装置は陰極がクロムで被覆されたと
き従来の装置よりも著しく低い順方向電圧降下を有し、
クロムおよび陰極の溝の両者が使用されたときさらに低
い順方向電圧降下を有することが認められた。これらの
結果は順方向電圧降下がピーク陰極電流の関数として描
かれた第６図に示されている。特性52はトリエーテッド
タングステン層を有する平滑な壁の陰極に対する順方向
電圧降下を示し、特性54はモリブデン被覆の平滑な壁の
陰極に対する順方向電圧降下を示し、特性56はクロム被
覆の平滑な壁の陰極に対する順方向電圧降下を示し、特
性58はクロム被覆を有する溝を備えた陰極に対する順方
向電圧降下を示す。第２図は順方向電圧降下がφ_Ｗ１nI
_Pに比例して示されている。ここでφ_Ｗは冷陰極材料の
仕事関数であり、I_Pはピーク電流である。平滑な壁のト
リエーテッドタングステン層を有する陰極とモリブデン
被覆のものとクロム被覆のものとに対する順方向電圧降
下の比はほとんどそれらの仕事関数の比に等しい。この
発明と関連して行われた実験はクロムを高い２次電子放
射率を有するものと確定したが、それは従来の低仕事関
数の陰極被覆で悩まされていたスパッタリングが著しい
問題がない。

陰極内面上のクロム被覆の製作はまた顕著な利点を生じ
る。モリブデン陰極被覆にの形成に従来使用されていた
ろう付けとは対照的に、クロム層は簡単な廉価な電気メ
ッキ法によって陰極上に形成することができる。

99％以上の純度のクロムの通常のメッキがこの発明の実
施例において使用された。クロムおよび他の材料を含む
種々の混合物もまた有用な結果を与えた。例えばタング
ステン、モリブデンおよび、またはトリウムとクロムと
の混合物が低い仕事関数の被覆を形成し、したがって２
次電子放射率を増加させる。その要素のいずれも別個に
されることができる。また酸化物は一般的に対応する非
酸化物材料よりも低い仕事関数を有するから、ある比率
でクロム酸化物を混合することによりさらに良好な陰極
被覆を得ることができる。

単なる環状溝以外の種々の乱された形状の陰極の構造が
考えられる。そのような溝とは異なった環状空洞を含む
変形の２つが第７図および第８図に示されている。第７
図では一連のリング状空洞60が陰極中に形成され、頸部
64によって陰極内面62に開口している。第８図では陰極
溝48は一連の交差板66により部分的に閉じられている。
この交差板66は溝の間の陰極内面を覆い部分的に溝の開
口部分に延在している。第７図および第８図に示された
両実施例において空洞は上述のようにクロムまたはクロ
ム混合物のいずれかで被覆されている。各場合において
空洞からスイッチ内部への開口は空洞自身の内部の寸法
よりも実質上小さく、それはさらに２次電子行程長を増
加させ、結果的にシステムの効率を増加させる。

優れたプラズマスイッチのいくつかの実施例が示され、
説明された。当業者には種々の変形変更が可能であるか
ら、この発明の技術的範囲は請求の範囲の記載によって
のみ限定されるべきものである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空容器と、２次電子源を供給する容器内の冷陰極と、陰極から間隔をおいた陽極と、容器内の陽極と陰極の間
に配置されたソースグリッドと、陰極とソースグリッド間の予め定められた電圧差に応じ
てその間のプラズマを維持する陰極とソースグリッド間
の空間内にイオン化可能なガスを導入するための手段
と、供給される制御電圧信号に応じて陰極と陽極間のプラズ
マ通路を選択的に形成および遮断してスイッチの開閉を
行わせる前記ソースグリッドと陽極との間に配置されて
いる制御グリッドと、陽極と陰極間の予め定められた領域にプラズマを閉じ込
める磁気手段とを具備し、前記陰極は滑らかな表面の陰極に比較してプラズマにさ
らされた有効な陰極の表面領域を増大する形状の一連の
乱れた形態を備え、この乱れた形態は、プラズマが侵入
可能であり、陰極から放射される２次電子を閉じ込めて
侵入したプラズマを通る２次電子の平均実行程長を増加
させてスイッチの順方向電圧降下を減少させることので
き深さを有する形態であることを特徴とするプラズマス
イッチ。
【請求項２】真空容器と、少なくとも部分的にクロムから形成され２次電子源を与
える表面層を具備している容器内の冷陰極と、容器内の陰極から間隔をおいた陽極と、陽極と陰極の間に配置されたソースグリッドと、陰極とソースグリッド間の予め定められた電圧差に応じ
てその間のプラズマを維持する陰極とソースグリッド間
の空間内にイオン化可能なガスを導入するための手段
と、供給される制御電圧信号に応じて陰極と陽極間のプラズ
マ通路を選択的に形成および遮断してスイッチの開閉を
行わせる前記ソースグリッドと陽極との間に配置されて
いる制御グリッドと、陰極と陽極間の予め定められた領域にプラズマを閉じ込
める磁石手段とを具備していることを特徴とするプラズ
マスイッチ。
【請求項３】真空容器と、少なくとも部分的にクロムから形成され２次電子源を与
える表面層を具備している容器内の冷陰極と、容器内の陰極から間隔をおいた陽極と、陽極と陰極の間に配置されたソースグリッドと、陰極とソースグリッド間の予め定められた電圧差に応じ
てその間のプラズマを維持する陰極とソースグリッド間
の空間内にイオン化可能なガスを導入するための手段
と、供給される制御電圧信号に応じて陰極と陽極間のプラズ
マ通路を選択的に形成および遮断してスイッチの開閉を
行わせる前記ソースグリッドと陽極との間に配置されて
いる制御グリッドと、陰極と陽極間の予め定められた領域にプラズマを閉じ込
める磁石手段とを具備し、前記陰極は滑らかな表面の陰極に比較してプラズマにさ
らされる有効な陰極の表面領域を増大する形状の一連の
乱れた形態を備え、この乱れた形態は、プラズマが侵入
可能であり、陰極から放射される２次電子を閉じ込めて
侵入したプラズマを通る２次電子の平均実行程長を増加
させてスイッチの順方向電圧降下を減少させることので
き深さを有する形態であることを特徴とするプラズマス
イッチ。
【請求項４】前記乱れた形態が実質的に平行な側壁を有
する一連の溝を具備する請求項１または３記載のプラズ
マスイッチ。
【請求項５】前記プラズマがプラズマの陰極シース領域
上の陰極とプラズマの間の電圧差により特徴づけられ、
前記溝が前記陰極シースの幅の２倍より実質的に広い請
求項４記載のプラズマスイッチ。
【請求項６】前記乱れた形態が、内部よりも実質的に小
さい開口部をプラズマに向かって有する陰極内の空洞を
具備する請求項１または３記載のプラズマスイッチ。
【請求項７】前記空洞が、溝の間の陰極表面を覆い、部
分的に前記溝を閉ざす一連の交差板を有する陰極内の一
連の溝を具備する請求項１または６記載のプラズマスイ
ッチ。
【請求項８】前記陰極の表面層が99％以上のクロムから
形成されている請求項２または３記載のプラズマスイッ
チ。
【請求項９】前記陰極の表面層がクロムとクロム酸化物
の混合物から形成されている請求項２または３記載のプ
ラズマスイッチ。
【請求項１０】前記陰極の表面層が、クロムと、タング
ステン、モリブデン、トリウムから成る群から選択され
た材料との混合物から形成されている請求項２または３
記載のプラズマスイッチ。
【請求項１１】前記陰極の表面層がクロムと異なった材
料から形成されているベース上に鍍金された記表面層で
ある請求項２または３記載のプラズマスイッチ。
【請求項１２】冷陰極ベース部材と、少なくとも部分的にクロムから形成され、プラズマにさ
らされる前記冷陰極ベース部材上の表面層とを具備する
２次電子放射を隣接したプラズマに供給することを特徴
とするプラズマスイッチの冷陰極。
【請求項１３】プラズマにさらされる表面層を具備する
冷陰極部材を備え、この冷陰極の表面層は滑らかな表面の陰極に比較してプ
ラズマにさらされた有効な陰極の表面領域を増大する形
状の一連の乱れた形態を備え、この乱れた形態は、プラ
ズマが侵入可能であり、陰極から放射される２次電子を
閉じ込めて侵入したプラズマを通る２次電子の平均実行
程長を増加させてスイッチの順方向電圧降下を減少させ
ることのでき深さを有する形態であり、前記表面層が少なくとも部分的にクロムから形成されて
いることを特徴とする２次電子放射を隣接したプラズマ
に供給するプラズマスイッチの冷陰極。
【請求項１４】前記乱れた形態が実質的に平行な側壁を
有する一連の溝を具備する請求項13記載のプラズマスイ
ッチの冷陰極。
【請求項１５】前記乱れた形態が、内部よりも実質的に
小さい開口部をプラズマに向かって有する陰極内の空洞
を具備する請求項13記載のプラズマスイッチの冷陰極。
【請求項１６】前記空洞が、溝の間の陰極表面を覆い、
部分的に前記溝を閉ざす一連の交差板を有する陰極内の
一連の溝を具備する請求項13記載のプラズマスイッチの
冷陰極。
【請求項１７】前記陰極の表面層が99％以上のクロムか
ら形成されている請求項12または13記載のプラズマスイ
ッチの冷陰極。
【請求項１８】前記陰極の表面層がクロムとクロム酸化
物の混合物から形成されている請求項12または13記載の
プラズマスイッチの冷陰極。
【請求項１９】前記陰極の表面層が、クロムと、タング
ステン、モリブデン、トリムから成る群から選択された
材料との混合物から形成されている請求項12または13記
載のプラズマスイッチの冷陰極。
【請求項２０】前記陰極の表面層がクロムと異なる材料
から形成されたベース上に鍍金され表面層であるプラズ
マスイッチの請求項12または13記載の冷陰極。