Электроизоляция и разряд в вакууме - Сливков И.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Большим преимуществом [ip как индикатора состояния поверхности является возможность оценки электропрочности Ba-' куумного зазора в процессе обработки электродов или их тренировки без непосредственного определения пробивного напряжения, что нередко сопряжено с опасностью порчи поверхности электродов или нежелательно по другим причинам. Кроме того, значения jlip при разных материалах электродов, но идентичной их обработке не сильно различаются, т. е. цр является довольно универсальным критерием. Отметим, что высококачественной обработке электродов соответствуют значения fip= = 10-1-40; при электродах, не подвергающихся такой обработке (например, если ограничились только механической обработ-* кой), значения цр на один или два порядка больше.
При определении значения цр по вольт-амперной характеристике в формулу для автоэлектронной эмиссии подставляют значение работы выхода, соответствующее чистометаллической поверхности катода. Однако наличие на поверхности катода диэлектрических пленок и загрязняющих примесей с пониженной работой выхода сильно повышает электронную эмиссию с катода. Поэтому расчетный параметр р,р характеризует не только микрорельеф, но в какой-то мере и чистоту поверхности, т. е. при неизменном микрорельефе расчетное значение цр будет выше, когда на поверхности имеются загрязнения. Во многих случаях даже удобно, что цР может быть обобщающим критерием состояния поверхности электродов. Ho часто желательно разделить факторы, характеризующие микрорельеф и наличие загрязнений.
41
Как описано в гл. 3, при недостаточно чистой поверхности электродов возникновению пробоев при постоянном напряжений на межэлектродных зазорах более 1—2 мм предшествует появление микроразрядов, самогасящихся импульсов тока. Чем чище поверхность, тем выше порог возникновения микроразрядов Если поверхность электродов полностью свободна от загрязнений, включая окисные пленки и адсорбированные пары органических соединений, микроразряды вообще не возникают. Поэтому микроразряды, как это предложил A. JI. Радионов-ский, могут быть простейшим индикатором загрязнений электродной поверхности.
В качестве очень чувствительного индикатора наличия на поверхности электродов диэлектрических включений и тонких пленок, например окисных, П. Н. Чистяков предложил использовать послеразрядную эмиссию [57], Как показывает само название, эта эмиссия наблюдается после прохождения между электродами электрического разряда, причем только при наличии на поверхности электродов диэлектрических пленок или включений. Во время разряда в результате эмиссии электронов под действием ультрафиолетового излучения и бомбардировки ионами, а также осаждения ионов на поверхности диэлектрических пленок возникает положительный заряд, сохраняющийся в течение нескольких секунд и даже минут после окончания разряда. Под действием электрического поля этого заряда электрод эмиттирует электроны даже ь отсутствие внешнего электрического поля. За исключением тех случаев, когда диэлектрическая пленка на катод нанесена специально, ток послеразрядной эмиссии очень мал (10~14—10~18 а/см2) и в своем нижнем пределе соизмерим с фоновым током, возникающим под действием космического излучения и излучения радиоактивных источников Земли. Чтобы при измерении столь малых токов исключить влияние других видов электронной эмиссии, необходимо соблюдать предосторожности: электроды при измерениях должны находиться в полной темноте; при температуре не выше комнатной; внешнее электрическое поле у поверхности электродов должно быть меньше 1 кв/мм.
Если электроды находятся в вакууме, то наиболее чувствительным методом измерения малых электронных токов может быть счет отдельных электронов с помощью вторичноэлектронных умножителей или регистрации вспышек в специальных сцинтилляторах. Одним из простых способов измерения токов послеразрядной эмиссии является метод импульсного пробоя. В этом случае камеру наполняют тщательно очищенным инертным газом до давления 10—20 мм рт. ст., а к электродам прикладывают прямоугольный импульс напряжения с амплитудой, более чем в 1,5 раза превышающей напряжение статического пробоя. При столь большом перенапряжении первый же эмит-тированный катодом электрон рождает электронную лавину,
42
перерастающую в пробой. Время запаздывания возникновения пробоя практически равно промежутку времени от подачи напряжения до появления первого электрона с катода. Поэтому, измеряя среднее время запаздывания возникновения пробоя, можно определить средний интервал между отдельными эмит-
Рис. 13 Зависимость послеразрядной эмиссии от длительности пребывания электродов в атмосфере паров масла ПФМС-2 (Кривые 1—4 получены спустя соответственно 10, 30, 60 и 90 сек после окончания разряда, возбуждающего послеразрядную эмиссию.)
тированными катодом электронами и, следовательно, величину электронного тока.
Возможность применения послеразрядной эмиссии для оценки состояния поверхности электродов иллюстрируется на рис 13, где приведены зависимости силы тока послеразрядной эмиссии от длительности нахождения тщательно очищенных электродов в вакууме, содержащем пары диффузионного масла. Количество паров примерно соответствовало количеству их в остаточном газе вакуумной камеры, откачиваемой паромасляным диффузионным насосом без охлаждаемой ловушки [58]. Из приведенного рисунка видна большая чувствительность послеразрядной эмиссии: она позволяет обнаруживать диэлектрические пленки (в данном случае масляную) толщиной, соизмеримой с толщиной мономолекулярного слоя.
