Электроизоляция и разряд в вакууме - Сливков И.Н.
Скачать (прямая ссылка):
В последние годы интенсивно исследовалась послепробойная стадия развития разряда, нашедшая важное применение как
4
исключительно интенсивный импульсный источник ускоренных заряженных частиц. Особенно успешные работы проведены в Томске по выяснению физической картины явлений в наносе-кундном диапазоне. Результаты этих и других работ по исследованию послепробойной стадии разряда, а также разряда с искусственным инициированием изложены в гл. 7. В этой же главе приведены основные сведения о вакуумной дуге.
В восьмой, заключительной главе книги дан анализ различных физических процессов, приводящих к пробою вакуумной изоляции при различных условиях эксперимента. Исследования последних лет привели к созданию количественных теорий вакуумного пробоя, которые изложены здесь же. Возможно, при изложении не удалось избежать некоторой пристрастности, вызванной тем, что сам автор в течение ряда лет занимался разработкой теории вакуумного пробоя и в данной книге попытался изложить с единой точки зрения многочисленные и часто противоречивые данные о физике рассматриваемых явлений. Автор примет с благодарностью от читателей все замечания и предложения.
В заключение хотелось бы выразить признательность Г. А. Месяцу, П. В. Пошехонову, A. JI. Радионовскому, Л. В. Тарасовой, Г. Н. Фурсею, А. С. Денхолму, К- Жермену и другим за предоставление материалов и полезные дискуссии. Особую благодарность автор приносит П. Н. Чистякову, просмотревшему рукопись и сделавшему ряд ценных замечаний.
і
ОБОЗНАЧЕНИЯ
Все приведенные в книге формулы и эмпирические выражения даны в нерационализированной системе СИ для ее основных единиц (если нет оговорки). В тексте, таблицах и на рисунках для удобства используются кратные единицы.
Ниже приведены условные обозначения наиболее часто встречающихся величин. \
А — площадь рабочей поверхности электродов;
Aqu — площадь эмиттирующей поверхности катодных выступов;
Адг —атомный вес;
С — удельная теплоемкость;
С — электрическая емкость;
ё — заряд частицы (электрона);
E — напряженность электрического поля;
E^ — напряженность в местах увеличения поля микровыступами поверхно-
сти электродов;
E — средняя напряженность вблизи электродов, не учитывающая влияние микрорельефа реальной поверхности электродов (при идеально гладких электродах, а также при реальных электродах вне области поля,
искаженного шероховатостью поверхности электродов E = Evl =?);
f — частота высокочастотного напряжения; h — высота (неровностей на поверхности электродов и т.п.);
I — сила электрического тока;
/ — плотность электрического тока; k — постоянная Больцмана;
k9 — коэффициент вторичной электронной эмиссии;
&и-э —коэффициент ионно-электронной эмиссии;
Аи-и —коэффициент ион-ионной эмиссии;
I — расстояние;
L—теплота возгонки;
т — масса заряженной частицы (электрона);
M- - масса иона; р — давление; q — заряд,
Qs — заряд на единицу площади;
Q —энергия активации;
г — радиус;
R — электрическое сопротивление;
Rn — сопротивление между высоковольтным генератором и высоковольтным электродом;
5 — межэлектродный зазор; t — вр емя;
T —температура;
U — электрическое напряжение;
6
V — скорость;
Wк — кинетическая энергия;
Wр— потенциальная энергия;
O5 —коэффициент поверхностного натяжения;
б — плотность вещества; є —диэлектрическая постоянная вещества;
Бо —диэлектрическая постоянная вакуума;
X — теплопроводность;
ft — коэффициент усиления напряженности электрического поля;
|Аср — усредненное значение ц для эмиттирующей поверхности катодных
выступов;
Pa — удельное сопротивление;
Gs — сечение ионизации; с?п — сечение перезарядки;
X—постоянная времени; ф — работа выхода электрона из металла; ф — угловая фаза переменного напряжения.
ГЛАВА I
ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ВАКУУМНОЙ ИЗОЛЯЦИИ
И ЕЕ СВОЙСТВА
Свойства вакуумной злектроизоляции и самостоятельного разряда в вакууме изучаются уже много десятилетий, но особенно интенсивно — в последние два десятилетия. Ежегодно только в ведущих научных и технических журналах появляется несколько десятков оригинальных работ, посвященных этим вопросам; много нового докладывается также на регулярно проводимых международных симпозиумах. Интерес к вакуумной изоляции и к разрядам в вакууме объясняется их все более возрастающим практическим значением. Этому способствует непрерывное проникновение электровакуумных приборов и аппаратов во многие области науки и техники. Большую роль здесь играет бурный рост сравнительно новых отраслей, таких, как ядерная физика, космические и плазменные исследования, где электрические процессы в вакууме или сильно разреженном газе непосредственно являются объектом или методом исследования.
Можно выделить две основные области применения вакуумной электроизоляции. Для первой характерно использование некоторых преимуществ вакуума как изолятора по сравнению с другими средами. Прежде всего появляется возможность получать очень интенсивные электрические поля и, следовательно, значительные напряжения между близко расположенными электродами, большие плотности поверхностного электрического заряда и значительные электростатические силы. Применение вакуумной изоляции в этом случае определяется ее конкурентоспособностью. С этой точки зрения полезно сравнить вакуумную и газовую изоляции. Из рис. 1 видно, что наибольшее преимущество вакуум имеет при напряжениях до 20—30 кв. Разброс в значениях пробивного напряжения отражает большое влияние на качество вакуумной изоляции условий ее работы.
