Электроизоляция и разряд в вакууме - Сливков И.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Г
а
Нодая
граница
Спед старой границы
Отдельные объемы, обладающие розничными коэффициентами расширения при нагребе
Г (!опоттый рельеф
HoSbie границы
Cneo старой
границы
д
Г Плоскости сдвига
Г Границы дбоиникод
ж
г Полосчатый рельеф
Рис 5 Схемы разчичных видов рельефов, возникающих на полированной поверхности образцов металлов, подвергнутых нагреву и охлаждению в вакууме (Г — граница зерна)
Ct 45, предварительно нагретых и выдержанных в течение 9 ч при температуре IlOOcC, приводило к образованию выступов высотой примерно 1,4 мкм.
Из сказанного выше и оценки высоты опасных выступов, сделанной в предыдущем разделе, казалось бы, следует, что, доведя чистоту поверхности до 10—11-го класса, аккуратно выбрав режим нагрева и охлаждения электродов (при обезгажи-вании), можно не опасаться неблагоприятного влияния микро-
26
неровностей поверхности на электроизоляционные характери стики Однако известно, что при тщательно подготовленных чистых поверхностях электродов автоэлектронная эмиссия наблюдается при средних напряженностях электрического поля по рядка 10 кв/мм, что возможно, если имеются выступы высотой не менее микрона, на вершине которых кратность увеличения напряженности электрического поля достигает значений не менее 50 [20, 25,
26] О существовании таких выступов говорит пятнистый характер распределения авто-электронной эмиссии по поверхности электродов и наличие в составе автоэлектоон-
ного тока очень тонких пучков^ (см гл. 3)
Литтл, Уитни и Смит [27, " 28] впервые четко показали, что никакая механическая или* электролитическая полировка,* а также тщательная очистка-поверхности не спасают от появ пения на ней редко распо--ложенных острых выступов *¦ высотой 1—2 мкм, на верши- * нах которых кратность увели-v* чения поля достигает 100 и< более На рис 6 приведены -фотографии таких выступов, -полученные с помощью тене-' вого электронного микроскопа. Чтобы обнаружить место, где имеется такой выступ, прово-J ** дился предварительный поиск с помощью люминесцентного
'. ц
W
У*
Рис б Микровыступы на оптически полированных поверхностях различных металлов (ХІ000)
а — алюминий б —* никель, в — се
ребро
анода, светившегося в местах попадания электронов, эмит-тированных наиболее острыми выступами Высгупы, подобные приведенным на рис. 6, наблюдались для всех исследовавшихся материалов электродов: нержавеющей стали, вольфрама, никеля, тантала, меди, алюминия, магния
Последующие работы этих же и других исследователей [29—31] показали, что такие выступы неизбежно появляются при первом же приложении к электродам высокого напряжения
27
Так, Литтл и Смит [30], предварительно обследуя электроды из алюминия, ковара, нержавеющей стали или меди, зеркально отполированные алмазной пастой 0,5 мкм и затем очищенные ультразвуком, обнаружили только выступы округлой формы высотой и радиусом закругления 1—1,5 мкм Однако в результате приложения напряжения 7—10 кв к межэлектродному зазору 0,24 мм внезапно (в течение IO-3 сек) появлялся темновой ток. При микроскопическом обследовании поверхности электродов после этого броска тока были обнаружены аномально большие и острые выступы высотой до 10—20 viKU Они имели неправильную форму и появлялись на обоих электродах
Возникновение выступов в столь короткое время (соизмеримое с временем нарастания броска тока) можно объяснить, например, тем, что они уже были на поверхности, но находились в лежачем положении и под действием электрического поля поднялись Второе возможное объяснение — выступы образовались при застывании в электрическом поле (электростатические силы) материала электродов, расплавившегося на небольших участках в результате неясного тогда еще процесса Последующие исследования подтвердили и развили второе предположение При этом не отвергается ни первое предположение (лежащие выступы), ни то, что аномально большие выступы мог>т быть на полированной поверхности, еще не подвергавшейся воздействию электрического поля
Прежде всего было обнаружено, что многие аномально большие выступы образуются на краях кратеров диаметром несколько микрон, появляющихся на катоде в результате приложения к электродам высокого напряжения Предполагая, что появление таких кратеров вызвано ударами о катод частиц вещества микроскопического размера, оторвавшихся от анода*, Литтл и Смит провели опыты в сильном поперечном магнитном поле [32], чтобы сместить на аноде электронный пучок, эмиттируемый вновь образовавшимся выступом, так как в отсутствие магнитного поля этот пучок, попадая на место предполагаемого отрыва частицы анода, оплавлял его, не позволяя вести наблюдения На том месте анода, куда должен был бы попасть в отсутствие магнитного поля электронный пучок от вновь образовавшегося катодного выступа, был четко виден след отрыва частицы микронных размеров Для большей убедительности Смит и Литтл искусственно создали условия отрыва микрочастиц от анода и их удара о катод Кратеры и выступы, образовавшиеся на катоде при этом эксперименте, оказались очень похожими на те, которые получались в естественных условиях Этот эксперимент позволил также определить, какова должна быть кинетическая энергия оторвавшейся от анода частицы к моменту ее соударения с катодом, чтобы при ударе образовались кратер и высту-