Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Сливков И.Н. -> "Электроизоляция и разряд в вакууме" -> 56

Электроизоляция и разряд в вакууме - Сливков И.Н.

Сливков И.Н. Электроизоляция и разряд в вакууме — М.: Атомиздат, 1972. — 304 c.
Скачать (прямая ссылка): elektroizolyaciyairazryadvvakuume1972.pdf
Предыдущая << 1 .. 50 51 52 53 54 55 < 56 > 57 58 59 60 61 62 .. 122 >> Следующая


Подобные явления наблюдались при катодах — остриях разных размеров и соответственно разных амплитудах приложенного напряжения, и всегда пробой наступал при плотности ав-

139
9

тоэлектронного тока IO11—IO12 а/м2. Дополнительные эксперименты и проверочные расчеты помогли довольно ясно представить физическую сущность описанных явлений. Самопроизвольное возрастание тока логично объясняется сильным нагревом катодного острия джоулевым теплом от проходящего автоэлектронного тока и возникновением благодаря этому термоавто-электронной эмиссии. Последняя и вызывает появление яркого кольца вокруг эмиссионного изображения катода. При плотностях автоэлектронного тока больше IOu а/м2 дальнейший рост тока с увеличением напряжения замедляется из-за влияния объемного заряда электронов. Если температура острия поднимается до температуры плавления, то начинающееся испарение и последующая ионизация паров приводят к компенсации объемного заряда электронов, росту тока, повышению температуры и в конечном счете к броску тока и расплавлению катодного острия.

Результаты экспериментального определения плотности тока, приводящей к пробою и разрушению эмиттирующего острия, приведены в табл. 41. Там же приведены вычисленные значения плотности тока, при которой за время действия высокого напряжения (1 мксек) вершина эмиттирующего выступа нагреется до 3000° С, т. е. до температуры, близкой к температуре плавления. Этот расчет показал, что через 1 мксек после начала нагревания температура вершины острия достигает только 25% своего установившегося значения. Из табл. 41 видно, что расчетные данные довольно близки к экспериментальным значениям плотности тока, при которых возникает пробой, хотя в некоторых случаях из-за приближенности расчета имеются значительные расхождения.

Таблица 41

Плотности тока /, приводящие к пробою при вольфрамовом катоде

в виде конуса с закругленной вершиной—эмиттером

Радиус эмиттера, MKM Полный угол раствора конуса, град /. Ю’ расчетная 1 а(м2 эксперимен-тальная Напряжение, кв
0,15 3 7,1 4 4,9
0,25 5 7 6 9,2
0,2 16 27 10 ' 16,1
0,32 6 7,4 7 14,2
0,38 6 5,8 5 13,3
1,5 10 2,5 3 .60

При расчете реальная форма эмиттирующего острия заменялась прямым усеченным конусом с закругленной вершиной, и предполагалось, что выделяющееся в объеме острия джоулево тепло отводится только благодаря теплопроводности через ос-

140
нование острия. При удельном электросопротивлении рэ и коэффициенте теплопроводности X, не зависящих от температуры, решение уравнения теплового баланса приводит к выражению для температуры вершины острия спустя время t после начала пвотекания неизменного по величине тока

\ T = T0 + - - fit), (32)

\ 2^'2'осн

где T0 — начальная температура, равная температуре основания; h — высота острия; г и госн — радиусы соответственно вершины и\ нижнего основания эмиттирующего острия; f(t)—функция, определяющая изменение температуры во времени. В первом приближении

\ /»-1 S-С *]¦ (33)

где с —(удельная теплоемкость; б — плотность материала острия.

Если' г<Сг0сн (что обычно имеет место), то гoctjh=0/2, где Ф — угол полного раствора конуса. Для установившейся температуры вершины острия получается при этом следующее выражение:

Ta, = T0 +2 (jr/Vf P JK (34)

Эта формула позволяет вычислить параметр jr/ft, при котором острие нагревается до температуры плавления.

Соответствующие расчеты для острий из разных материалов были выполнены Шабонье и др. [216] и результаты приведены ниже:

Материал

Ir

^ , IO4 а-см I рад

Нольфрэм •••¦¦•¦•••¦¦¦••fas 1,7

Рений . . . Молибден . . Платина . . Никель Медь Алюминий

1,0

1,2

1,0

0,5

1,7

1,1

Более точные расчеты джоулева нагрева эмиттирующего острия были сделаны в работе [215]. Учет температурного изменения электросопротивления вольфрама привел к улучшению совпадения экспериментальных и расчетных величин плотности тока, при которой возникает пробой. Этот расчет показал также, что увеличение электрического сопротивления с температурой вызывает прогрессивно нарастающее отклонение кривой роста температуры во времени от обычной кривой с насыщением, характерной для нагрева при постоянном тепловыделе-

141
нии. Результаты этого расчета, а также измеренные критиче-^ ские значения плотности тока при разных углах раствора к нусообразных эмиттеров приведены на рис. 44 [215], Соотве/-ствие экспериментальных и расчетных значений хорошее, увеличении угла раствора конуса свыше 60° критическая плрт-

ность тока сильно возрастает.

Более быстрый рост температуры из-за непостоянства электросопротивления может качественно объяснить наблюдаемый на осциллограммах резкий переход от сравнительно медленного нарастания тока W броску при пробое. Однако количественного согласия между расчетной кривой нарастания тока и Соответствующей экспериментальной характеристикой нет*. К тому же в некоторых случаях обнаруживается замедление тока перед броском его в момент пробоя [217, 218].

На рис. 45 приведены осциллограммы автоэлектронного тока с острия при нескольких возрастающих от одного к другому прямоугольных импульсах напряжения [218]. Хорошо видно замедление и даже прекращение самопроизвольного нарастания при переходе к большим амплитудам импульсов на--пряжения, когда пробой возникает с меньшим временем запаздывания. Одной из причин замедления и прекращения роста тока может быть ограничивающее влияние объемного заряда электронов вблизи места их эмиссии. Такая точка зрения находит свое подтверждение в том, что замедление роста сильнее прояв-
Предыдущая << 1 .. 50 51 52 53 54 55 < 56 > 57 58 59 60 61 62 .. 122 >> Следующая
Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed