Электроизоляция и разряд в вакууме - Сливков И.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Существенное влияние на появление микроразрядов оказывает наличие на поверхности электродов окисных пленок и различных загрязнений. В табл. 16 приведены результаты JI. И. Пивовара и В. И. Гордиенко [94], показывающие влияние чистоты поверхности анода на напряжение возникновения микроразрядов, особенно окисных пленок, которые, по-видимому, полностью не удаляются при интенсивном прогреве в недостаточно высоком чистом вакууме.
80
Таблица 16
Влияние обработки молибденового анода на напряжение возникновения
микроразрядов (межэлектродный промежуток 4 мм)
Предварительная обработка анода Вакуум при yMP' кв
W 1* п.п. измерении,
мм рт. ст.
1 Свежеприготовленный полированный 10—*—5-ю—^ 40—50
2 Продолжительный прогрев до 1800—2000° С при давлении 10"~6 мм рт. cm. 10-е—5-ю-7 80—90
3 То же, что и в п. 2, но при давлении IO"7 мм рт. cm. 10-9—10-1° 115
4 То же, что и в п. 3, плюс кратковременный 10 9—10 і® 115
5 прогрев до 600° С в атмосфере водорода 10-9—10-1« 40—50
То же, что и в п. 3, плюс кратковременный
6 прогрев в атмосфере кислорода V-P* 0 I <в 1 О і о 80—90
То же, что и в п. 3, плюс выдержка при
атмосферном воздухе в течение 0,5 ч 40—50
7 То же, что и в п. 3, плюс выдержка при атмосферном воздухе в течение 12 ^ о I «о ,L О I H о
Jp
Напряжение возникновения микроразрядов довольно слабо зависит от межэлектродного зазора. Согласно измерениям Арналя [119], эта зависимость имеет вид 1
?/мр- const Si/з, (17)
где значение константы определяется описанными выше параметрами и материалом анода. Материал катода, по данным Арналя, не сказывается на величине t/Mp. Влияние материала анода иллюстрируется измеренными Арналем значениями Umр при зазоре 3 мм между плоскими электродами, 30 кв для анода из тантала, 45 кв — из меди, 60 кв — из магния и 65 кв — из бериллия. Добавим, что, по измерениям Мэнсфилда и Форте-скью, Umр для алюминиевых электродов на 20% выше, чем для. медных [129J. Выражение (17) было подтверждено измерениями Боэрша и др. [131] для свежеприготовленных стальных электродов, а также Ватсоном и др. [132] для плоских электродов диаметром 200 мм из нержавеющей стали. Приведенные в табл. 14 результаты Мэнсфилда и Фортескью [129] также укладываются в такую зависимость. В работе этих исследова- » телей была показана и сравнительно слабая зависимость Uup от напряженности у электродов, особенно от Ек. Проводя опыты в конструкции, представляющей часть многосекционной уско* рительной высоковольтной трубки, заглушенной на концах фланцами, которые служили электродами в данных экспериментах, исследователи имели возможность, закорачивая крайние секции, в несколько раз уменьшать напряженность у того или другого электрода. Такое снижение напряженности у катода повысило напряжение возникновения микроразрядов только на 10%; аналогичное снижение напряженности у анода — на 75%.
81
Рис. 23. Осциллограмма тока микроразряда на фоне темнового тока (медные плоские электроды диаметром 44 мм, S-2 мму ширина импульса темнового тока на половине высоты 2,7 мсек, амплитуда микроразряда 0,5 ма).
При зазоре между электродами несколько миллиметров искровые пробои возникают при больших напряжениях, чем микроразряды. Однако, как будет видно из следующей главы, зависимость пробивного напряжения от межэлектродного зазора более сильная, чем соответствующая выражению (17). Поэтому по мере перехода к меньшим межэлектродным расстояниям разница между пробивным напряжением и ?/Л1р уменьшается, а при
зазорах меньше 0,5—1 мм пробои наступают раньше микроразрядов. Помимо этого существует минимальное значение напряжения порядка 15—20 кв, зависящее от конкретных условий, ниже которого микроразряды не могут возникнуть. Такое заключение можно вывести из существующих представлений о физической природе микроразрядов как взаимной ионной эмиссии, коэффициенты которой должны уменьшаться с понижением напряжения. Аналогичная картина получается и в соотношении темновых токов и микроразрядов. При малых зазорах между тренированными электродами микроразряды возникают на фоне значительных темновых токов (силой до IO*"3 а). В качестве иллюстрации такого явления на рис. 23 приведена осциллограмма тока между медными электродами в случае приложения к ним полусинусоидального униполярного напряжения частотой 30 кв 50 гц. По мере увеличения межэлектродного зазора темновые токи, предшествующие возникновению микроразрядов, становятся все меньше. Это видно также из табл. 11. При сантиметровых межэлектродных зазорах между свежеприготовленными электродами микроразряды возникают раньше заметных темновых токов (силой 10“10—10”9 а).
Для изучения физики микроразрядов большое значение имело выяснение природы носителей тока. Масс-спектрометрический анализ показал, что ток микроразрядов помимо основ-
составляющей содержит положительные и
отрицательные ионы: H+, H^, CO+, Н~, С~ и О", причем преобладают H+ и Н“ По измерениям Мэнсфилда токи электронов, положительных и отрицательных ионов находятся в соотношении 25:2: 1 [129]. По измерениям JI. И. Пивовара и В. И. Гордиенко [124], электронный ток в 3—4 раза превышает ток ионов. Такой состав тока, сильное влияние адсорбции углеводородов, влияние окисных пленок и самогашение микроразряда после прохождения сравнительно небольшого заряда, т. е. все основные особенности микроразрядов, привели к практически
