Электроизоляция и разряд в вакууме - Сливков И.Н.
Скачать (прямая ссылка):
из коммерческой стали (вакуум при обезгаживании IO-2 мм рт. ст.). Пробивное напряжение после трехчасового прогрева увеличивается более чем в 5 раз. Однако следует отметить, что исходное значение пробивного напряжения очень низкое — в несколько раз ниже, чем обычно наблюдается пос-
47
ле нескольких тренировочных пробоев для электродов, не про шедших предварительной температурной обработки.
Относительное изменение пробивной напряженности в' за висимости от температуры предварительного прогрева вольфрамового катода приведено ниже [34].
Температура прогрева Пробивное на- Температура прогрева, Пробивное на
°С пряжение, °С пряжение,
отн. ед. отн. ед.
400 .................. 1,0 1550 .................. 1,7-2,2
700 ............ 1,05—1,15 1700 .................. 1,9-2,5
850 .................. 1,15—1,25 1950. ................. 1,6—2,65
1100 .................. 1,25—1,45 2100 ................... 1,55—2,65
1250 .................. 1,5—2,05
Прогрев значительно улучшает электропрочность вплоть до температуры 1700° С. Более высокий прогрев нежелателен.
Чем больше площадь и сложнее форма электродов, тем большее значение имеет предварительная обработка перед установкой их на рабочее место, так как методы обработки на рабочем месте (тренировка пробоями, очистка тлеющим разрядом) могут быть затруднены или связаны с большой затратой времени.
После обезгаживания нагревом электроды на рабочем месте обычно обрабатываются тлеющим разрядом или многократными тренировочными пробоями в вакууме; часто применяется и то и другое вместе. По данным Андерсона [76] и Ден-хольма [71], наилучшие результаты дает тлеющий разряд в водороде при давлении 1—10 мм рт. ст., при полярности электродов, обратной рабочей, и плотности тока порядка 0,25 ма/см2. Тренировка при таких условиях в течение 3 мин может привести к удвоению пробивного напряжения. Более эффективной может оказаться обработка электродов аномальным тлеющим разрядом в инертных газах по методике, разработанной Пеннингом и др. [77, 78] для получения весьма чистых поверхностей электродов в самой вакуумной системе и развитой далее П. Н. Чистяковым [79, 80].
По методике П. Н. Чистякова, электроды на своем рабочем месте подвергаются многочасовому воздействию тлеющего разряда в атмосфере инертных газов при давлении 10— 50 мм рт. ст. и плотности тока, доходящей до 0,1 а/см2. При этом разряд зажигается между специально вводимым анодом и соединенными вместе рабочими электродами, которые становятся катодами сильноточного тлеющего разряда. Эти электроды подвергаются интенсивной ионной бомбардировке, что приводит к распылению поверхностного слоя и нагреву самих электродов до нескольких сот и даже тысячи градусов. Температуру электродов ограничивают, помимо прочих причин, недопустимостью перехода тлеющего разряда в дуговой, при ко-
48
тором ток на катоде стягивается в небольшое пятно из-за появления заметной термоэлектронной эмиссии или значительного испарения катодного вещества.
В результате интенсивного нагрева электроды хорошо обез-гаживаются, а содержащиеся в них примеси в значительной мере выходят на поверхность и затем распыляются. В процессе обработки газ в камере несколько раз меняют, и последнюю смену производят после удаления из электродов основной массы примесей и газов. Дальнейшая обработка электродов сильноточным разрядом приводит к очистке не только электродов, но и газа в камере за счет поглощения образующимся на стенках камеры слоем распыленного с катода металла различных примесей в газе. Кроме того, оседающий на стенках слой покрывает находившиеся на стенках загрязнения, что также способствует очищению газа в камере. Таким образом, в результате обработки сильноточным разрядом удается получить чистую металлическую поверхность электродов, находящуюся в атмосфере очень чистого инертного газа.
Чистота поверхности, отсутствие на ней окисных и других диэлектрических пленок контролируется измерением тока послеразрядной эмиссии. Как указывалось в предыдущем разделе, при чистой поверхности электродов плотность тока снижается до IO-18—IO-19 а!см2, т. е. становится на несколько порядков меньше, чем для обычной «чистой» поверхности, покрытой окисными пленками [80, 81]. Однако в результате такой обработки поверхность получается весьма неровной. Поэтому требуется дальнейшая обработка электродов другими методами, чтобы улучшить микрорельеф и механические свойства поверхности.
Так, в работе П. Н. Чистякова и др. [58] была предпринята попытка получить максимально высокое пробивное напряжение при зазоре 1 мм между молибденовыми электродами диаметром 17 мм. С этой целью электроды были подвергнуты сточасовой обработке сильноточным тлеющим разрядом в аргоне. Измерения послеразрядной эмиссии (сила тока менее IO"18 а) подтвердили, что получена чистая металлическая поверхность. Однако при первом же приложении напряжения в безмасляном вакууме 10~9 мм рт. ст. возник столь большой ток с катода, что анод нагревался до высокой температуры. При напряжении 40 кв сила тока достигала нескольких миллиампер, т. е. на несколько порядков больше, чем в случае обычной обработки электродов.
