Электроизоляция и разряд в вакууме - Сливков И.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Хотя описанные меры борьбы с лавинами были успешными, они все же оказались недостаточными, чтобы поднять рабочее напряжение до нужного уровня, — пробои по-прежнему мешали этому. Решающее влияние на повышение электроизоляционной прочности оказали следующие мероприятия: 1) замена материала электродов сначала на нержавеющую сталь, а затем на молибден вакуумной плавки; 2) предварительное обезжиривание отдельных деталей в электролизной щелочной ванне с последующей электрополировкой рабочих поверхностей и прокаливанием до 800° С в вакуумной печи и 3) предотвращение запыления электродов перед их установкой в рабочий объем. Эти меры, а также установка электрода-ловушки на пути ла-
ч
101
вины и подбор мощности источников высокого напряжения позволили поднять напряжение на электродах и соответственно энергию ионов до 200 кэв при общем токе в ионном пучке силой порядка 1 а. При этом ускоряющий зазор был несколько увеличен, что стало возможным благодаря успешному подавлению электронных лавин. При ионном токе силой до 2 а и энергии ионов 200 кэв ускоряющий зазор был 18 мм, при энергии 120 кэв зазор составлял 8 мм. Без тока электрическая прочность ускоряющих зазоров увеличивалась на 15— 20%. При электродах из молибдена вакуумной плавки и рабочем напряжении 230 кв удалось уменьшить межэлектродный зазор до 14 мм.
По отрывочным данным, следует, что прохождение через зазор электронных токов не ведет к снижению пробивного напряжения, если не ухудшается поверхность электродов, например из-за образования диэлектрических пленок. При тренированных электродах темновые токи иногда достигают таких величин, что анод раскаляется докрасна, однако это не снижает пробивного напряжения. По-видимому отрицательное воздействие потока электронов вызывается не общим значением силы тока, а его большой плотностью, т. е. интенсивным нагревом небольшого участка анода. Так, в работе [165] бомбардировка анода миллиамперным электронным пучком диаметром 0,1 мм в течение 1 мсек вызывала межэлектродный пробой при напряжении на 20% ниже пробивного электронного пучка.
4.2. ТОКИ, ПРЕДШЕСТВУЮЩИЕ ПРОБОЯМ.
ПРЕДПРОБОИНЫЕ ЯВЛЕНИЯ
Сила предпробойных токов, непосредственно предшествующих пробоям, даже при внешне одинаковых условиях может различаться на несколько порядков. Однако можно уловить и определенную тенденцию зависимости силы предпробойных токов от условий эксперимента, и прежде всего от межэлектрод-цых расстояний (пробивных напряжений) и состояния поверхности электродов. Для свежеприготовленных электродов пробой могут возникать при исчезающе малых предпробойных токах, особенно в случае больших межэлектродных расстояний. Па мере тренировки электродов пробоями пробивное напряжение и предпробойные токи возрастают (по данным работы [147], на 1—2 порядка). В качестве иллюстрации на рис 29 приведена гистограмма распределения пробоев по величинам силы предпробойных токов в зазоре 0,1 мм между молибденовыми электродами площадью 1 см2 в безмасляном вакууме лучше IO-7 мм рт. ст. (для тренированных электродов пробивное наг пряжение было 15—30 кв) [166].
На рис. 29 иллюстрируется еще одна характеристика пред-пробойного тока — влияние тренировки электродов на характер
102
поведения предпробойного тока в последние несколько микросекунд перед пробоем. Согласно измерениям, проведенным в работах [166, 167] с плоскими электродами диаметром 44 мм из молибдена, никеля и алюминия при длительном воздействии напряжения, ток между электродами в последние Р несколько микросекунд перед пробоем может или самопроизвольно возрастать или же оставаться неизменным и переходить в ток пробоя за время меньше 0,2 мксек. На рис. 30 а, б приведены типичные осциллограммы неизменного (а) и возрастающего (б) пред-
Jt
У
10
а
5
П
о
J___L
л
DL
¦г
/
1—1 JlllltL-L
ж
13^5 IfMa
Рис. 29 Гистограмма распределения пробоев по величинам пред-пробойных токов для молибденовых электродов при напряжении
15—30 кв*
а — малотренированные электроды, б электроды, оттренированные про боями Заштрихованы случаи пробоев с возрастающим предпробойным то
ком
Рис 30 Осциллограммы предпробой-ных токов [166] (Стрелками показаны моменты пробоя Из-за перегрузки усилителей током пробоя после обрыва послепробойного тока лучи отклоняются в противоположные стороны и испытывают колебания, связанные с переходными процессами после перегрузки)
а — предпробойный ток неизменен, б — самопроизвольное возрастание предпробойного тока, в — пробой в конце микроразряда.
пробойных токов При съемке осциллограмм ждущая развертка двухлучевого осциллографа запускалась при пробое, а сигнал, пропорциональный силе межэлектродного тока, подавался на осциллограф через линии задержки. Нижний луч
103
(положительное отклонение вниз, задержка сигнала 28 мксек) регистрировал силу полного межэлектродного тока, верхний луч (положительное отклонение вверх, задержка 8 мксек) регистрировал с большей чувствительностью изменение силы тока в последние микросекунды перед пробоем. Обработка осциллограмм показала, что самопроизвольно предпробойный ток возрастает в среднем на 0,4 ма в течение последних 3—5 мксек перед пробоем [167].
