陰極斑點

當陰極材料熔點、沸點較低，而且導熱性很強時，即使陰極温度達到材料的沸點開始蒸發，此温度也不足以通過熱發射產生足夠數量的電子，陰極將進一步自動縮小其導電面積，直到在陰極導電面積前面形成密度很大的正離子空間電荷，形成很大的陰極壓降值，足以產生強的電場發射，以補足熱發射的不足，向弧柱提供足夠的電子流維持電弧燃燒。此時陰極將形成面積更小、電流密度更大的斑點(該斑點的電流密度達106~108A/cm2)來導通電流，這種導電斑點稱為陰極斑點。在用高熔點材料(W、C等)作陰極時，在小電流情況下，也可能產生上述的陰極斑點。當用低熔點材料(A1、Cu、Fe等)作陰極時，無論電流大小都可能產生陰極斑點。此時，陰極表面將由許多分離的陰極斑點組成斑點區，這些斑點在斑點區以很高速度跳動(其速度可達104~105cm/s)。形成新的陰極斑點應具有如下條件，首先該點應具有發射電子的條件(主要是場發射和熱發射)，其次是電弧通過該點弧柱能量消耗較小，也就是IELC較小。

從陰極斑點的大電流真空電弧均勻分佈時的縱向磁場進行分析,得到真空電弧在電極表面上均勻分佈,即形態為與電極同直徑的直圓柱時的縱向磁場與半徑的關係為Bzopt=qr2+c(q與c為係數)。並由此提出了臨界半徑的概念,臨界半徑R0c是當縱向磁場沿徑向均勻分佈時電弧也均勻分佈的電極半徑。電極半徑超過R0c時縱向磁場沿徑向分佈遞減可使電弧均勻分佈,電極半徑小於臨界半徑時縱向磁場沿徑向遞增可使電弧均勻分佈。此結果可以為真空滅弧室小型化提供思路和理論依據。