Электроизоляция и разряд в вакууме - Сливков И.Н.
Скачать (прямая ссылка):
86
количествах, чем при микроразрядах, происходит и при темнр-вых токах [142].
Темновой ток и микроразряды сопровождаются переносом материала с одного электрода на другой. Впервые это явление при темновых токах было обнаружено Андерсоном [76]. Когда катод изготовляли из стали, а анод — из меди, то после продолжительного выдерживания электродов под напряжением даже в отсутствие пробоев на катоде появлялся коричневатый цалет— следы меди, перенесенной с анода. При обратной полярности электродов переноса меди не обнаружено. Методика меченых атомов позволила более подробно изучить перенос материала с одного электрода на другой, и в частности определить отношение массы перенесенного материала M к количеству прошедшего через межэлектродный зазор электрического заряда q. В работе Л. В. Тарасовой и А. А. Разина [143] величина M/q выражается в единицах масса/заряд однозарядного иона основного материала электродов, т. е. если весь ток и перенос материала обязаны прохождению ионов металла, то M/q = 1. Измерения с медными электродами при напряжении 35—100 кв и вакууме 10~5 мм рт. ст. показали, что перенос материала пропорционален прошедшему заряду. При темновых токах силой 10~8—IO"6 a M/q = 1,5-=-8 при переносе материала с анода на катод, т. е. 1—5 мг/к; перенос материала в обратном направлении значительно меньше, М/^^0,045, т. е. примерно 0,03 мг/к. При микроразрядах перенос материала с анода на катод и обратно приблизительно одинаков, и M/q= 1,54-2,6. Практически такие же значения M/q получил Швабе [144] для темновых токов, химически выделяя перенесенный материал с последующим спектральным анализом. Электроды при этом изготовлялись из разных металлов, не содержащих материала противоположного электрода даже как примесь.
Основная доля переносимого при темновых токах и микроразрядах заряда приходится на электроны, ток же ионов мал, поэтому даже при M/q= 1 основная масса материала переносится не в виде ионов (при микроразрядах ионы металла не обнаружены). Частично материал переносится в виде многоатомных электрически заряженных агрегатов, так как их отрыв от электрода происходит в электрическом поле. В пользу этого говорят наблюдения Швабе [144], который обнаружил в перенесенном на катод слое отдельные вкрапления размером 3— 5 мкм9 а на противоположном электроде примерно такие же углубления. Кроме того, при плоских электродах перенесенный материал соответствует по форме противоположному электроду (точнее, форме его активированной части, так как перенос определялся методом меченых атомов) [143]. Это можно интерпретировать как перенос под действием электрического поля заряженных микрочастиц материала. Механизм образования многоатомных агрегатов неясен. Возможно, что часть их является
87
обломками, образовавшимися при механической обработке поверхности электродов. Например, Швабе заметил, что при электрополированных электродах перенос меньше, чем при электродах, полированных механическим способом. Возможно, что определенную роль играет поверхностная диффузия, приводящая к образованию острых выступов, которые потом отрываются в электрическом поле. Так, Броун [145], покрывая один из электродов тонким слоем радиоактивного полония, обнаружил на противоположном электроде сгустки микроскопических размеров, в которых плотность радиоактивного вещества превышала на два порядка плотность в нанесенном слое, что, по-видимому, является результатом диффузии перенесенного материала на поверхности.
Практическое значение переноса материала не ограничено только количественной стороной этого явления, которая не так уже велика. Более существенно, что он приводит к изменению микрорельефа, особенно там, где отлагается материал. В результате осаждения материала и последующей его поверхностной диффузии могут в присутствии электрического поля образовываться острые выступы, что ухудшает качество вакуум-ной изоляции. Некоторые сведения об образовании выступов при ударе об электрод многоатомных агрегатов, оторвавшихся от противоположного электрода, приведены в гл. 2. Изменение микрорельефа в месте отрыва частицы материала с анода исследовано в работе [146].
ГЛАВА 4
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ ПО ПРОБОЮ
ВАКУУМНОЙ ИЗОЛЯЦИИ ПРИ постоянном
И ИМПУЛЬСНОМ НАПРЯЖЕНИЯХ
4.1. ТРЕНИРОВКА ЭЛЕКТРОДОВ ПРОБОЯМИ.
ВЛИЯНИЕ ВАКУУМА И ДРУГИХ ВНЕШНИХ УСЛОВИЙ
Пробой — разряд с резкопадающей вольт-амперной характеристикой — неминуемо сопровождается изменением поверхности электродов. В местах возникновения пробоя и протекания межэлектродного тока происходит нагрев, плавление и испарение вещества, которое затем осаждается на окружающие участки электродов и вакуумной камеры. В результате этих процессов могут изменяться микрорельеф и другие свойства заметной части поверхности электродов. Естественно, что наиболее сильные изменения происходят в месте возникновения проОоя, где электрическая прочность была ослаблена (например, наличием острого выступа). Поэтому пробои могут способствоваїь ликвидации слабых мест на электродной поверхности и, следовательно, повышать электропрочность вакуумной изоляции. Это широко используется для тренировки или кондиционирования многократными пробоями свежеприготовленных электродов.
