Экспериментальное исследование системы “приэлектродная плазма–вольфрамовый катод” в сильноточных азотных дугах атмосферного давления

Представлены результаты спектроскопического и пирометрического исследований системы “приэлектродная плазма–вольфрамовый катод”. Получены $\mathrm{2D}$-спектры излучения многократно ионизованной плазмы азота электродугового разряда атмосферного давления при различных значениях тока. Определена осевая температура электронов в такой плазме в зависимости от расстояния до острия катода и найдено распределение температуры на токоотбирающей поверхности катода. Скоростная визуализация области «катод–прикатодная плазма» позволила наблюдать фазовые превращения на поверхности катода, процессы трещинообразования и отрыва его фрагментов. Выполнен анализ мощности, выделяемой на катоде, включая вклад резонансного излучения столба дуги, и выявлены особенности фазовых превращений на поверхности катода. Сделаны теоретические оценки плотности тока электронной эмиссии на катоде и проведено сравнение с полученными в эксперименте данными. Обсуждаются возможные причины расхождения теоретических и экспериментально найденных значений тока эмиссии.