Электроизоляция и разряд в вакууме - Сливков И.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Овен и Бейон [102] провели сравнительные измерения темновых токов для одинаковых электродов, находившихся в вакууме IO-5 мм рт. ст., создававшемся масляными насосами, и в вакууме лучше 10“8 мм рт. ст., создававшемся сорбцион-
I9W7H
W >
8
6
*
Z
О 1 Z 3 4- 5 tf/іин
Рис. 19. Изменение темнового тока в первое время после подачи постоянного напряжения на никелевые электроды площадью около 0,5 CMz (Е~
=22,4 кв/мм; р=Ю“10 мм рт. ст.).
ными насосами. Они обнаружили, что при вакууме 10 ~5 мм рт. ст. на общем фоне более или менее стабильного во времени темнового тока возникают кратковременные броски; при вакууме IO-8 мм рт. ст. таких бросков тока не было, хотя средняя сила тока оставалась примерно такой же. Измерения были сделаны для плоских, тщательно отполированных электродов в виде дисков диаметром 10 мм, изготовленных из золота, никеля и молибдена. При напряжении 5—11 кв и меж-электродном зазоре 0,3 мм средняя сила темнового тока была
1 о-i 2_ ю-s а
г Изменение давления в диапазоне 10~10—10~6 мм рт. ст., по измерениям многих авторов, не влияет на характеристики темнового тока, если при этом не изменяется чистота поверхности электродов. Дальнейшее увеличение давления (за счет напуска газов) приводит к заметному уменьшению тока. Так, по данным Рорбаха, при напряженности 10 кв/мм в зазоре 10 мм между электродами диаметром 200 мм из нержавеющей стали сила темнового тока уменьшалась от 5-Ю-8 до 4-Ю"9 а,
7
Z
3
4-
5 Lmuh
66
если давление увеличивали от 3 * 10~8 до 8-10~4 мм рт. ст. [103]. Аналогичный эффект наблюдался во многих работах, причем было замечено, что уменьшение тока происходит с некоторым запаздыванием относительно изменения давления: при давлении 10“5 мм рт. ст. и темновом токе силой 1 ма это запаздывание было около 10 сек, при давлении IO-4 мм рт. ст. — на порядок меньше. При остаточном вакууме выше 10~6 мм рт. ст. сила тока в первые моменты приложения постоянного напряжения может существенно отличаться от ее значения спустя некоторое время. При этом если первоначальная сила тока была небольшой, например не более 1 мка, то с течением времени она может уменьшиться в десятки и более раз. Если же первоначальная сила тока превышает 10— 50 мка, ток начинает необратимо расти и этот рост в течение нескольких секунд, а иногда значительно быстрее, может привести к пробою между электродами.
Наиболее подробно влияние остаточного давления на эмиссионные свойства катода при напряжении до 100 кв изучалось Альпертом и др. [84]. Для количественного выражения полученных данных они из вольт-амперных характеристик темнового тока, имевших вид уравнения (15), определял^ коэффициенты В и b и вычисляли эквивалентные значения \i и Аш [см. формулу (16)]. Было найдено, что протекание темнового тока в течение нескольких минут__ при вакууме 10“4—
IO-3 мм рт. ст. вызывает уменьшение jх в несколько раз, а Аш при этом возрастает. При откачке до предельного вакуума
IO-9 мм рт. ст. значения \i и Лэм сохранялись, однако при длительной работе (7—30 дней) в сверхвысоком вакууме происходило медленное увеличение (до двукратного) \х.
Улучшение изоляционных свойств вакуума при переходе к давлениям IO-4—10~3 мм рт ст. было получено и в работе Линдера и Христиана [104]. Для получения высокого напряжения они поместили некоторое количество радиоактивного стронция на высоковольтный электрод, находившийся внутри откачанного сосуда. При активности использованного источника Sr90 250 мкюри ток, соответствующий его излучению (электроны с энергией 650 кэв), составлял IO"9 а. Достигнутое на электроде напряжение принципиально не могло превышать величину, соответствующую энергии изучаемых электронов, HO в реальном случае оно было меньше и достигало величины, для которой темновой ток (плюс утечки по изоляторам) был равен 10~9 а. При изменении давления остаточных газов наивысшее напряжение, а именно 370 кв, было получено при алюминиевых электродах и давлении IO-3 мм рт. ст. Для давления IO-2 или IO-5 мм рт. ст. напряжение было ниже 150 кв. В случае электродов из никеля наивысшее напряжение (240 кв) было при давлении 10~5 мм рт. ст.
3* 67
Сильные изменения темнового тока происходят при пробоях и микроразрядах. После нескольких пробоев, как правило, сила темнового тока уменьшается, но дальнейшее изменение силы тока зависит от параметров электрической цепи, которые определяют при послепробойном разряде силу тока и характер его изменения. В основном играют роль два параметра: демпфирующее сопротивление /?д, стоящее в цепи разря-
JO6/Е, см/8
Рис. 20. Изменение темнового тока для электродов из инвара, шунтированных емкостями различной величины, после тренировки
многократными пробоями.
да, и шунтирующая емкость Cm электродов и непосредственно подключенных к ним конструктивных элементов (в некоторых случаях специального конденсатора). Если Cm мало, а измеряется мегомами, то в процессе тренировки пробоями тем-новые токи настолько возрастают, что даже могут ограничить повышение напряжения на электродах. Влияние емкости Cm на характеристику темнового тока после многократных пробоев показано на рис. 20, где приведены данные для электродов из инвара, полученные Хердом [66] при межэлектродном зазоре 0,2 мм в вакууме IO-7 мм рт. ст. В этих опытах #д= = 500 ком. Из приведенных кривых следует, что наименьшие токи получены при значительных величинах шунтирующей емкости (0,0126—0,025 мкф). Полученные зависимости удовлетворяют выражению (15) при значениях констант, указанных в табл. 10.
