Электроизоляция и разряд в вакууме - Сливков И.Н.
Скачать (прямая ссылка):
натной температуре. Судя по рис. 41, можно предположить, что при этих измерениях влияния нагрева анода и катода взаимно компенсировали друг друга. Несколько отличные результаты получены при меньших напряжениях в работе [201]. При зазоре 1 мм между плоскими медными электродами в вакууме 10”10 мм рт. ст. пробивное напряжение 52—62 кв не изменялось и при раздельном нагреве анода или катода до 640° С.
Охлаждение анода до температуры ниже комнатной, по данным Мейтланда [202], приводит к некоторому повышению электрической прочности вакуумной изоляции. Результаты измерений при постоянном напряжении 7—40 кв и плоских электродах из одинакового материала приведены в табл. 37.
Интересные результаты получены при внезапном нагреве электродов, находящихся в техническом вакууме. Так, в работе [203], где анодом служила вольфрамовая нить, пробивное на-
і і і і і і і
0 100 200 300 m 500 SOO 700 MO
а
0 100 200 300 >00 500 (00 700Г,
S
130
пряжение снижалось с 40 до 15—20 кв, если при постоянно приложенном напряжении анод импульсно нагревался до нескольких сот градусов. Такое снижение электропрочности происходило только в том случае, если перед импульсным нагре-
Таблица 37
Увеличение пробивного напряжения при
охлаждении анода
Материал Температура Увеличение
электродов анода, °С uUP- %
Медь —195 20
Молибден —91 (3)
Вольфрам —76 6
вом анод находился при комнатной температуре в течение времени, достаточного для образования мономолекулярной пленки адсорбированных газов и паров. Похожий эффект наблюдался также в работе [204] при импульсном нагреве до 2000° С катода высоковольтного кенотрона.
Более подробно снижение пробивной прочности при импульсном нагреве изучалось Л. В. Тарасовой и В. Г. Калининым, которые на основе этого эффекта предложили прибор для искусственного инициирования вакуумного пробоя импульсным нагревом вспомогательного электрода [205]. Этот вспомогательный электрод — вольфрамовая или никелевая нить диаметром 0,04—0,2 мм помещался между двумя основными электродами, к которым прикладывалось постоянное напряжение ниже пробивного. Сама нить находилась при плавающем потенциале. При импульсном нагреве нити до 200—700° С за 10 мксек электрическая прочность зазора между основными электродами сильно снижалась. Если U0 — пробивное напряжение при ненагретой нити, a Uvl — при импульсном нагреве, то отношение UqIUvl=2,4^-2,6 при ?/о = 30—70 кв и Ud UmttXb при t/0~Ю кв. Пробой при импульсном нагреве возникал с запаздыванием 5— 400 мксек, которое было тем большим, чем больше Uq и меньше температура нити при импульсном нагреве. Для импульсного нагрева была необходима энергия 0,5—1 дж. Для полного сохранения эффекта снижения прочности при импульсном нагреве частота следования импульсов нагрева не должна была превышать 1 имп/мин. Постоянный нагрев до 800° С вспомогательного электрода не снижал электропрочности.
4.6. РОЛЬ ПЛОЩАДИ И КРИВИЗНЫ ПОВЕРХНОСТИ ЭЛЕКТРОДОВ
ПРИ МАЛОЙ НЕРАВНОМЕРНОСТИ ПОЛЯ
Изменение кривизны поверхности электродов влияет сразу на несколько параметров, от которых зависит электроизоляционная прочность вакуума. В первую очередь это отличие напря-
5* 131
женности у электродов от средней в зазоре и изменение площади активной поверхности электродов (под активной поверхностью понимается та часть электродной поверхности, где может инициироваться пробой). Кроме того, от кривизны электродов зависят и электроннооптические свойства межэлектродного зазора, т. е. траектории, по которым движутся ионы и электроны в зазоре. Последнее также может играть некоторую роль при инициировании пробоя.
Если оба электрода одинаковы по форме и размерам, то при увеличении кривизны обоих электродов активная площадь уменьшается, а поверхностная напряженность при неизменном зазоре увеличивается. Эти два фактора действуют на пробивное напряжение в противоположных направлениях, что затрудняет анализ экспериментальных данных. Изменение кривизны только одного электрода вызывает увеличение напряженности у одного и уменьшение у противоположного электрода. Так как напряженности на катоде и аноде по-разному влияют на пробой, то это приводит к еще большим затруднениям. Видимо, соотношением указанных факторов, их различным влиянием на пробой и объясняется мнимое противоречие между результатами разных работ: в одних говорится об увеличении электрической прочности при увеличении кривизны [70, 186, 206, 207], в других — наоборот [73, 149].
Для приближенной оценки размеров активной площади электродов логично предположить, что диапазон значений поверхностной напряженности в пределах этой площади тесно связан или даже определяется разбросом при многократных измерениях пробивного напряжения для данных электродов. Другими словами, для оценки активной площади можно положить, что напряженности в центре активной площади E4 и на ее границе Erр относятся друг к другу как максимальное и минимальное значения пробивных напряжений при многократных измерениях и малой площади электродов:
Ец/ЕГр = Uпр. максДЛір. мин* (29)
