Электроизоляция и разряд в вакууме - Сливков И.Н.
Скачать (прямая ссылка):
решить и обратную задачу: по полученному изображению определить форму эмиттирующей поверхности. В тех случаях, когда необходимо знать только радиус кривизны эмиттирующей поверхности на вершине острия, оказывается достаточным определить только одну точку вольт-амперной характеристики
Рис. 12. Формы острых выступов, получаемых электрохимическим травлением с последующим
термическим сглаживанием.
автоэлектронной эмиссии с острия и воспользоваться соотношением, полученным Дрехслером и Хенкелем [56]: *
г = 0,15І//Ф, (14)
где г — искомый радиус А; Ф — работа выхода, эв\ U — напряжение, в, при котором автоэлектронный ток равен 10 мка.
Так как автоэлектронная эмиссия зависит не только от напряженности поля, но и от работы выхода, то эмиссионная картина, получаемая на экране электронного проектора, отражает не только форму эмиттирующей поверхности, но и наличие на ней различного рода загрязнений, адсорбированных газов и пр. Это позволяет детально исследовать многие поверхностные процессы, такие, как адсорбция, поверхностная диффузия, поверхностная ионизация, изменение структуры и формы эмитти-рующего острия при различных воздействиях на него и т.д. Исследования, проведенные с помощью электронных проекторов, позволили выяснить много важных деталей процессов, связанных с электропрочностью вакуумной изоляции. Во многих местах настоящей книги приводятся результаты исследований, проведенных с помощью электронных проекторов.
Значительно сложнее контроль состояния поверхности электродов не столь малых размеров, как острие или тонкая нить, например, в случае плоских электродов сантиметровых размеров Неоднократно говорилось, что наиболее существенным свойством микрорельефа таких электродов является наличие на поверхности катода острых выступов, способных эмитти-ровать автоэлектронный ток. Отмечалось также, что обычные методы контроля микрорельефа поверхности (например, применяемые в машиностроении) не позволяют надежно обнару-
39
живать такие выступы. Действительно, число аномально больших выступов на 1 см2 электродной поверхности может измеряться всего единицами, а размеры выступов в плаке значительно меньше 1 мкм2. Если попытаться обнаружить такие выступы, например, путем микроскопического обследования всей поверхности, то для обнаружения одного выступа необходимо просмотреть IO4—IO6 различных участков поверхности. Так как на каждом участке будет немало различных деталей микрорельефа, то надежно зафиксировать таким методом аномально большие выступы на электродах площадью более 1 см2 практически невозможно. То же самое можно сказать не только о микроскопическом, HO и любом другом методе обследования поверхности. Ясно, что успешным может быть метод, при кото-ром аномально большие и редкие выступы как бы выявляют сами себя.
Один из таких методов, впервые успешно примененный Литтлом и др. [27, 28], был описан в разд. 2.2. Этот метод основан на предварительном поиске мест расположения выступов с помощью люминесцентного анода — экрана, который светится в местах попадания на него электронов, эмиттированных указанными выступами. Зафиксировав таким образом район расположения аномально большого выступа, проводят уже подробное микроскопическое обследование только этого сравнительно небольшого участка. Однако в подавляющем большинстве случаев важно знать не столько места расположения указанных выступов, как параметры этих выступов, например коэффициент усиления электрического поля на вершинах выступов, размеры Эмиттирующей поверхности и т. п. Поэтому вполне естественно, TiTO для определения указанных параметров попытались прежде всего использовать характеристики тока, текущего между зле-ктродами при напряжении ниже пробивного.
Обычно лучшему состоянию электродной поверхности соответствуют меньшие значения силы тока при прочих неизменных условиях. Поэтому наиболее простой метод оценки состояния поверхности заключается в измерении силы межэлектрод-ного тока при каком-то определенном значении напряжения. Такой метод относительной оценки состояния электродов нередко используют в процессе тренировки электродов длительным приложением напряжения, тлеющим разрядом и пр. При этом нередко оказывается более простым измерять создаваемое током рентгеновское излучение. Однако такой метод контроля сугубо относителен и для каждой конкретной конструкции приходится опытным путем определять силу токов, соответствующих различным электропрочностям вакуумного зазора.
Большей универсальностью и информационной емкостью обладает другой метод, основанный на обработке кривой зависимости межэлектродного тока от напряжения между электро--
40
І^ами. Считая, что весь ток — это ток автоэлектронной эмиссии с острых и больших катодных выступов (обоснование и критику этого метода см. в разд. 3.2), подставляют экспериментальные данные о зависимости тока от напряжения в формулу автоэлектронной эмиссии и определяют по ней эквивалентное значение эмиттирующей площади Лэм и усредненное значение кратности увеличения поля на вершине эмиттирующих выступов |х [см* формулу (16)]. Оба определенных таким образом параметра, особенно [л, принимают за параметры, характеризующие состояние поверхности катода. Практическим обоснованием такого критерия во многих случаях, особенно при небольших межэлектродных расстояниях, служит определенная корреляция: чем меньше тем больше пробивное напряжение. Поэтому расчетные значения |jp и Av могут служить полезными индикаторами состояния катодной поверхности, особенно при конструкциях с небольшими межэлектродными расстояниями. В случае больших межэлектродных расстояний и соответственно больших рабочих напряжений токи при напряжении ниже пробивного существенно меньше, чем в случае малых зазоров, что может затруднить снятие вольт-амперных характеристик.
