Электроизоляция и разряд в вакууме - Сливков И.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Все эти явления подтверждают изложенное выше предположение, что под воздействием электрического поля происходит интенсивная десорбция газов и паров, вызывающая зажигание газового разряда в левой ветви кривой Пашена, перерастающего в межэлектродный пробой. Такой десорбционный механизм пробоя наиболее вероятен при подаче на необезгаженные электроды одиночных импульсов напряжения или при искусственном импульсном нагреве электродов.
281
Десорбционный механизм пробоя между тренированными электродами, особенно при длительном воздействии напряжения, по-івидимому, маловероятен. Такое заключение можно сделать из приведенных в разд 4.5 данных о малом влиянии температуры электродов на пробивное напряжение Прямым доказательством малой эффективности десорбционного механизма при длительном воздействии напряжения могут служить результаты изучения взаимосвязи пробоев и микроразрядов При микроразрядах происходит обильное газовыделение, однако, каїк показано в разд. 4.2, это не приводит к пробоям. Однако десорбция газов и паров может влиять на развитие других процессов, приводящих к пробою, например на инициирование пробоя автоэлектронной эмиссией, о чем говорилось в разд. 8.3.
86. СОПОСТАВЛЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ МЕХАНИЗМОВ ПРОБОЯ И ПРАКТИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ ЕГО ВОЗНИКНОВЕНИЯ
Изложенное в предыдущих разделах этой главы позволяет довольно определенно представить общую «картину процессов, приводящих к вакуумному пробою при различных условиях. К этим условиям прежде всего относятся величина и длительность напряжения, материал и форма электродов и состояние их поверхности. В подавляющем большинстве практических случаев имеются сведения только об усредненных характеристиках поверхности. Эти характеристики, как правило, не отражают свойств отдельных микроучастков электродов, где начинаются процессы, приводящие 'к пробою. Поэтому, когда конкурентоспособно несколько механизмов пробоя, знание указанных усредненных характеристик позволяет судить лишь о наиболее вероятном механизме пробоя при том или ином напряжении, форме и материале электродов и т д.
Чтобы представить более наглядно характер изменения эффективности различных механизмов пробоя, на рис. 83 изображены области, где наиболее вероятны различные механизмы пробоя в довольно чистом вакууме. По оси абсцисс сугубо условно отложена степень тренированности электродов пробоями, характеризуемая отношением пробивной напряженности при тренировке Etр к напряженности E0 для свежеприготовленных электродов, подвергшихся только механической и электрохимической обработке При этом взяты два предельных случая: ?,тр/?'о<1, когда ?Тр уменьшается в процессе тренировки (рост острых выступов на катоде, слабая очистка электродов при пробое), и ?Тр/?о>1, когда ?Тр увеличивается при тренировке (ликвидируются аномально большие выступы, электроды очищаются от загрязнений, но на катоде появляется обильный источник микрочастиц). Значение E^IEq=I соответствует нетренированным электродам.
282
При нетренированных или малотренированных пробоями электродах токи перед пробоями малы и пробой вызывается частицами вещества электродов или пылью. Кроме того, в этих условиях обладает высокой эффективностью и десорбционный механизм пробоя.
В процессе тренировки электродов пробоями электроды очищаются от загрязнений, и десорбционный механизм пробоя становится менее вероятен. По мере тренировки возрастает
U9Kff
80
40
20
10
5
і
і
і
і
і
U1KB
80
40
20
W
5
О Emg^ 1 Emiy1
L Е°
Et
в
U9Kff
160
10
і
U9Kff
160
40
10
U,Кб 160
40
10
і
і
і
і
Ern2K1 1 ?
Ln
E
E
Ei
т<1
1
E
д
Ц*>і
Eq
Рио. 83. Области наибольшей эффективности различных процессов, вызывающих пробои между плоскими металлическими электродами при длительном приложении напряжения
а, б и в — автоэлектронная эмиссия плюс действие соответственно джоулева нагрева, объемного заряда и разряда в парах, г, д и е — частицы вещества, вызывающие пробои в резучьтате разряда вблизи катода, соударения с катодом и анодом соответственно
предпробойный ток и становятся вероятными пробои, вызванные автоэлектронной эмиссией. Из-за отложения анодного материала на катоде повышается вероятность при высоких напряжениях пробоев, вызванных соударением быстролетящих микрочастиц с анодом. Если тренировка электродов пробоями приводит к снижению пробивной напряженности, т е. к росту острых катодных выступов, то появляется и растет вероятность пробоев, вызванных расплавлением эмиттирующих катодных выступов под действием протекающего тока. Становятся вероятными и пробои, связанные с испарением на аноде (нарастание объемного заряда и разряд в парах). Тренировка пробоями,
283
сопровождающаяся повышением пробивной напряженности, способствует повышению доли пробоев, вызванных прогрессивным нарастанием объемного заряда. Этот механизм пробоя при больших напряжениях сменяется пробоями, вызванными возникновением самостоятельного разряда в анодных парах. В свою очередь, последний механизм пробоя ограничен при еще больших напряжениях усилением переноса материала с анода на катод (отрыв капель), который способствует инициированию пробоев ударами микрочастиц.
