Электроизоляция и разряд в вакууме - Сливков И.Н.
Скачать (прямая ссылка):
SfMM 8
7
S 5 4
Номер измерения
Рис. 40. Изменение электропрочности при смеке плоского анода и стальном катоде (сфера диаметром 20 мм):
/ — стальной анод; 2— алюминиевый анод; 3 — повторные измерения для стального анода; а — первая; б — вторая; в — третья серия измерений.
S
-L 1- *
1»
J-L
12 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 E 7 8 3 W
ется таким же, как и при алюминиевом аноде, и только после нескольких пробоев (первая и вторая серии) восстанавливается электропрочность, соответствующая стальному аноду. Число измерений от серии к серии увеличивалось. Видимо, это привело к тому, что возврат к электропрочности, соответствующей стали, при повторных измерениях со стальным анодом во второй серии произошел позже, чем в первой, а в третьей серии результаты вообще стали менее определенными. Эти измерения показывают, что при малом числе разрядов преобладающее влияние материала анода может объясняться переносом его на катод. Доминирующее влияние материала анода на пробой, объясняемое осаждением его на катоде, подтверждается и работой [198].
Все приведенные выше данные о доминирующей роли материала анода получены при межэлектродных зазорах не более нескольких миллиметров и электродах сравнительно небольших размеров. При переходе к сантиметровым зазорам и значительно большей площади электродов картина может измениться на обратную. Недостаток экспериментальных данных не позволяет высказаться более категорично, хотя в случае электродов, покрытых тонкими изоляционными пленками или изготовленных из проводящих стекол, совершенно определенно доминирует материал катода (см. разд. 6.1).
128
В связи с вопросом о роли анода отметим результаты JI. И. Праневичюса и И. Ю. Барташюса [199], которые изучали пробой для анодов, изготовленных из тонкой фольги. Для алюминиевых и медных анодов, пробивное напряжение начинало увеличиваться, когда толщина анода становилась меньше длины пробега электронов при энергии, соответствующей межэлект-родному напряжению, и при толщине анода, в 5 раз меньшей длины пробега, пробивное напряжение было на 20% выше, чем при массивном аноде. При аналогичных измерениях с анодом из молибдена такого эффекта не наблюдали.
Влияние на пробой рабочей температуры электродов изучено довольно слабо, хотя эта характеристика помимо практической ценности может внести существенный вклад в понимание физических процессов, приводящих к нарушению вакуумной изоляции. Из ранних работ следует упомянуть косвенные данные, полученные Мазоном [200] при напряжении до 50 кв. Он определял влияние на пробой термоэлектронной эмиссии с катода— вольфрамовой проволоки диаметром 0,7 мм, согнутой в полукольцо. Анод (медный диск диаметром 23 мм) был расположен перпендикулярно к плоскости полукольца. Для получения термоэмиссии катод нагревался до 1500—1700° К. Ток термоэмиссии, усиленный эффектом Шоттки, достигал 70 мка. Вместо ожидавшегося снижения пробивного напряжения это привело к некоторому увеличению его. Видимо, нет существенного снижения электрической прочности и при нагреве вольфрамового анода, иначе не могли бы работать высоковольтные кенотроны, где в обратный (запорный) полупериод анодом является раскаленная вольфрамовая нить — термоэлектронный эмиттер.
Более подробно влияние температуры изучали при импульсном напряжении 250—300 кв и в вакууме приблизительно 3-Ю ~6 мм рт. ст. [74]. В этой работе электроды — полые полусферы диаметром 32 мм — имели внутри нагреваемую током вольфрамовую спираль. Результаты измерений при нагретом аноде или катоде приведены на рис. 41. По оси ординат отложено отношение Ет/Ео, где E0 и Et — пробивные напряженности на поверхности электродов соответственно при комнатной температуре и температуре Т. Температура противоположного электрода несколько повышалась и равнялась 40; 80 или 190° С при температурах накаливаемого электрода соответственно 200; 500 или 800° С. Измерения проводили как при последовательном повышении температуры, так и при снижении ее. Результаты измерений в обоих случаях в пределах разброса совпадали. Однако при нагреве анодов из меди и особенно никеля выше температуры, при которой начинается снижение электрической прочности, Enp падало и не восстанавливалось даже при снижении температуры. Такое явление наблюдалось при быстром нагреве анода (30—50 град/мин) и существенно уменьшалось
5 И. Н. Сливков
129
при замедлении нагрева в 5—7 раз. He исключено, что этот эффект мог повлиять на результаты, приведенные на рис. 41, хотя все измерения были сделаны при медленном прогреве анода.
В этой же работе проводили эксперименты с нагревом обоих электродов. Измерения, проведенные с никелевыми электродами при 600; 730 и 800° С, дали величины пробивной напряженности, совпадающие в пределах ч=5% с полученными при ком-
Рис. 41. Влияние рабочей температуры электродов на электрическую прочность вакуумного зазора между полусферическими элек-
тродами диаметром 32 мм:
а — нагрев катода; б — нагрев анода, 1 — никелевые, 2 — стальные; 3 — медные и 4 — алюминиевые электроды.
