Электроизоляция и разряд в вакууме - Сливков И.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Таблица 67
Давление газа в межэлектродном зазоре 1 см, получающееся при десорбции с электродов мономолекулярного слоя газа, и давление, при котором напряжение зажигания газового разряда
равно 50—100 кв
Газ Давление при десорбции, мм рт cm Давление, мм рт cmtt при CZs=SO-IOO кв Газ Давление при десорбции, мм рт. ст. Давление, мм рт. ст., при ?/3—50— 100 кв
Воздух Водород Кислород 0,046 0,05 0,09 0,055 0,05 0,2 Азот У г лекислый газ 0,046 0,03 0,075 0,036
рах вещества электродов, как это имеет место и при обычном газовом разряде в левой ветви кривой Пашена.
Для иллюстрации возможности возникновения газового разряда при внезапной десорбции из электродов газов и паров в табл. 67 приведены значения давления, при котором напряжение зажигания газового разряда равно 50—100 кв [371].
* Кривые Пашена приведены в приложении
Эти данные убедительно подтверждают возможность зажигания газового разряда, особенно если на !поверхности электродов могут существовать сравнительно легко десорбируемые полимо-лекулярные слои. Одним из прямых доказательств возможности возникновения пробоя при внезапной десорбции газов и паров может служить описанный в разд. 4.5 термический поджиг вакуумного пробоя, т. е. инициирования пробоя при импульсном нагреве анода или вспомогательного электрода. Поэтому вполне правомерно, что Кальверт [115], Ллевеллин-Джонс [372], Овен [102], Л. В. Тарасова [373] и другие исследователи рассматривали десорбцию газов и паров как одну из возможных причин инициирования вакуумного пробоя.
Наиболее тривиальная причина десорбции — это нагрев адсорбирующей поверхности, ведущий к увеличению тепловой энергии адсорбированных веществ. Из опытов по термическому поджигу видно, что в условиях технического вакуума при наличии на поверхности электродов легко десорбируемых паров органических соединений для интенсивной десорбции, приводящей к пробою, достаточен нагрев электродов до нескольких сот градусов. Такой нагрев может быть результатом бомбардировки электродов электронами и ионами при протекании между электродами предпробойного тока. Увеличение энергии адсорбированных молекул (ведущее к десорбции) может происходить и при прямой передаче энергии от бомбардирующих электроды электронов, ионов и фотонов. При этом часть адсорбированных веществ может испаряться в виде ионов. Если адсорбированные вещества имеют сложный молекулярный состав, то при бомбардировке частицами и фотонами эти вещества могут разлагаться, а продукты разложения — выделяться в объем. В обычных вакуумных условиях без тщательной очистки электродов количество десорбируемых атомов, молекул и ионов может достигать нескольких десятков на один падающий ион [373]. При электронной бомбардировке для десорбции одной частицы требуется не менее 50 электронов [374]; вероятность десорбции под действием фотонов еще меньше (IO"5—10~6).
Эти цифры, полученные при специальных измерениях, не могут объяснить значительное выделение из электродов газов и паров, происходящее при микроразрядах. Из данных, приведенных в гл. 3 и 4, видно, что в объем может выделяться около IO16 молекул при общем прошедшем заряде около I мкк, т. е. на один электрон и ион, бомбардирующий электрод, приходится более 100 десорбированных молекул. Еще большее относительное число десорбированных атомов и молекул получено в работе [375] при изучении газовыделения при подаче напряжения на импульсную мегавольтную рентгеновскую трубку. При первом подъеме постоянного напряжения на отпаянной трубке объемом 6 дмъ давление в ней возрастало от 5 • 10~4 до IO-3 мм рт. ст Сила тока через трубку при этом была меньше
280
2 мка и число десорбированных частиц в IO4—IO5 раз превышало число прошедших элементарных зарядов.
Такую интенсивную десорбцию авторы объясняют влиянием электрического поля на силы связи десорбции. В условиях обычного технического вакуума значительная часть адсорбированного слоя состоит из полярных молекул (продукты разложения вакуумных масел, органических веществ, углекислый газ, вода и пр.). При отсутствии внешнего электрического поля полярные молекулы адсорбируются, как травило, так, что их дипольный момент стремится стать перпендикулярно iK поверхности электрода, так как в таком положении энергия адсорбции больше [373]. При включении внешнего электрического поля молекулы, у которых дипольный момент противоположен полю, будут стремиться повернуться по полю, и это приведет к уменьшению энергии адсорбции и соответственно к десорбции части молекул. При наличии внешнего электрического поля полярные молекулы (как адсорбированные, так и отделившиеся от поверхности) будут перемещаться к выступающим участкам электродной поверхности, где электрическое поле больше. Это приведет к повышению концентрации адсорбированных веществ на выступах поверхности и усиленной бомбардировке этих мест: оба эти фактора будут способствовать усиленной десорбции.
В работе [375] получены также интересные результаты по десорбции при подаче на электроды одиночных импульсов напряжения. Количество десорбированного газа увеличивалось с увеличением амплитуды и длительности импульса и зависело от длительности переднего фронта импульса Ti. Чем короче фронт, тем больше выделялось газа. Например, при Ti = 0,5 мксек количество десорбированного газа было примерно в 3 раза больше, чем при ті=2 мксек. Выделение газов и паров происходило наиболее интенсивно в первые десятки микросекунд приложения напряжения. Увеличение длительности импульса свыше 100 мксек почти не увеличивало десорбцию газа. Если первоначальное газовыделение было значительным (1016—IO17 атомов и молекул), то б межэлектродном зазоре появлялось диффузное свечение, возникал большой ток между электродами (силой до 10 а), приводивший к некоторому снижению межэлектродного напряжения. По прошествии нескольких микросекунд (до 30) этот ток мог перерасти в полный межэлектродный пробой.
