Электроизоляция и разряд в вакууме - Сливков И.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Объяснение основных характеристик микроразрядов на основе ион-понного обмена еще не означает, что природа микроразрядов полностью ясна. Имеются основания сомневаться в правильности такой трактовки. Пока нет непосредственных измерений ki-и и которые подтвердили бы условие (18)
84
[138]. Непонятно, почему мала скорость развития микроразряда (ток растет 10—20 мксек, что приводит к сильному возрастанию напряжения возникновения микроразрядов и даже к отсутствию их при микросекундных импульсах напряжения). Неизвестно, чем ограничены амплитуда и плотность тока микроразряда, что имеет большое значение, так как, по-видимому, от этого зависит возможность перерастания микроразряда в искровой пробой вакуумного промежутка с переходом к дуговому разряду в парах материала электродов.
Помимо описанных выше обычных микроразрядов существуют микроразряды иной природы, представляющие собой как бы недоразвившиеся пробои, т. е. начальные стадии вакуумного пробоя, не развившиеся в полный пробой из-за малой мощности инициирующего процесса. Гольдман и др. [139] осциллографи-ровали одновременно ток микроразрядов, видимое свечение в межэлектродном зазоре и рентгеновское излучение между мед-ными электродами (зазор 3 мм). Так как рентгеновское излучение вызывается электронами, а свечение в зазоре — ионизационными процессами в объеме, т. е. в значительной мере ионами, то сопоставление этих трех явлений позволяло судить
о характере микроразрядов. При измерениях кроме обычных микроразрядов, когда наблюдается свечение и рентгеновское излучение (особенно интенсивное во время нарастания тока микроразряда) было обнаружено еще два типа более редких микроразрядов: 1) ток и рентгеновское излучение такие же, как при обычном микроразряде, а свечение почти отсутствует; 2) значительно более длительный микроразряд (несколько миллисекунд) с постепенным нарастанием тока, сопровождающимся столь же постепенным ростом рентгеновского излучения и видимым свечением, наиболее интенсивным в начале микроразряда. Первый тип авторы работы [139] интерпретируют как результат разрушения небольшого эмиттирующего центра на катоде (недостаточно мощного, чтобы вызвать пробой). Второй тип — результат удара о катод частицы, оторвавшейся с анода, и последующий рост и разрушение эмиттирующего центра на катоде.
В работе [140] Е. П. Мартынов измерил число электронов и ионов, эмиттированных в межэлектродный зазор при возникновении микроразряда между электродом и подлетающей к нему частицей, оторвавшейся от противоположного электрода. При стальных или никелевых частицах диаметром 0,2—1,25 мм в зазор между плоскими алюминиевыми или медными электродами эмиттируется 6-Ю5—2-Ю8 электронов. Зависимость числа эмиттированных электронов N0 от радиуса частицы гч м и напряженности электрического поля E в/м удовлетворительно
описывалась эмпирической формулой
Na = (1300 -ь 2800) г\'9Е2Л. (19)
85
Измерения проведены при межэлектродных зазорах от 4,5 до 6,9 мм. В этих пределах N9 не зависело от величины зазора. Измерения показали также, что число эмиттированных ионов примерно в 3 раза меньше, чем число электронов.
Интересно отметить, что зависимость N3 от радиуса частицы и напряженности электрического поля примерно такая же, как зависимость электростатической энергии частицы от этих же параметров, связанной с зарядом частицы, приобретаемым ею при отрыве от электрода. Так как при микроразряде между электродом и подлетающей частицей выделяется именно эта энергия, то отмеченная схожесть двух характеристик показывает, что образование иона или электрона в микроразряде мало зависит от напряженности поля, размера частиц и соответственно от общей энергии разряда.
В связи с затронутым вопросом об эмиссии электронов и ионов, вызванной пролетом между электродами маленьких частиц материала, отметим также результаты работы [141], где изучали эмиссию электронов при ударе об электрод микроскопических частиц, летящих со скоростями больше 1 км/сек, т. е. при весьма значительной кинетической энергии, приходящейся на единицу массы частицы. Было найдено, что число эмиттированных электронов и соответственно их суммарный заряд
qv « ГчЛ4#1, (20)
где V и An — скорость ударяющей частицы и атомный вес ее вещества. При скорости ударяющих частиц из железа 4 км/сек
qv/r\ = (0,15^-0,8) -IO6 к/м3 в зависимости от материала
мишени.
3.4. ГАЗОВЫДЕЛЕНИЕ И ПЕРЕНОС МАТЕРИАЛА ЭЛЕКТРОДОВ
ПРИ МИКРОРАЗРЯДНЫХ И ТЕМНОВЫХ ТОКАХ
Возникновение микроразрядов между свежеприготовленными электродами сопровождается интенсивным газовыделением, доходящим до 100 атомов на один прошедший элементарный заряд. В вакуумной системе с очень малым содержанием органических соединений и необезгаженными электродами десорбируемый из электродов газ содержит в основном H2, H2O, CO, О2, CO2 [103]. При большой площади электродов газовыделение так велико, что не позволяет поднимать напряжение из-за опасности возникновения газового разряда с большой силой тока [132]. По мере тренировки напряжением (особенно при наличии микроразрядов) газовыделение постепенно уменьшается, изменяется и состав десорбируемых газов (почти совсем исчезает Ог, а относительная доля СО2 возрастает почти вдвое). Общее газовыделение может быть меньше 1 атома на элемент .тарный заряд [103]. Десорбция газа из электродов в меньших