Электроизоляция и разряд в вакууме - Сливков И.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Поэтому подавляющее большинство исследований вакуумной электроизоляции проведено при малоизвестных условиях на поверхности электродов, непрерывно меняющихся под действием протекающих в вакуумном промежутке токов (темновых, при пробоях и микроразрядах) и в результате воздействия электрического поля на некоторые поверхностные процессы. Однако, несмотря на такое на первый взгляд плохое положение, реальное состояние дел с изучением свойств вакуумной изоляции все же не дает оснований для пессимизма. Имеется немало работ, где полученные данные являются результатом очень большого числа измерений (что существенно повышает их достоверность) и где учтено большинство возможных условий. Во многих случаях для достижения более или менее стабильного, хотя и недостаточно известного состояния поверхности при проведении всего цикла измерений применялась специальная обработка электродов. Поэтому совокупность многих проведенных исследований не только позволяет получать достаточно надежные данные о многих практически важных характеристиках, но и представляет большой и ценный материал для выяснения физических процессов, которые определяют поведение вакуумной электроизоляции, а это, в свою очередь, позволяет искать пути ее улучшения.
Экспериментальные данные пбзволяют значительно улучшать рабочие характеристики многих приборов и аппаратов.
15
Удачным выбором материала и конфигурации электродов, а также способа их обработки можно существенно повысить качество вакуумной электроизоляции. В связи с этим хотелось бы обратить особое внимание на зависимость пробивного напряжения от параметров электрической цепи. Зависимость эта довольно сильная, однако она часто не учитывается исследователями, даже специально занимающимися изучением вакуумного пробоя. Если роль активного сопротивления в цепи разряда в большинстве специальных работ учитывается и нередко величина этого сопротивления подбирается, то работ, где учитывалось бы влияние шунтирующей емкости (емкости самих электродов и непосредственно подключенных к ним элементов), очень мало. Величина этой емкости определяет запасенную энергий, а сопротивление в цепи разряда — величину тока, текущего после пробоя. Неудачный подбор параметров, влияющих на эрозию электродов, как видно на примере упомянутого выше ускорителя MTA Марк I, может привести к очень печальным результатам.
В связи с задачей повышения качества вакуумной электроизоляции целесообразно обратить внимание еще на один эффект, отчетливо проявляющийся при высоких напряжениях и большой площади электродов. Это — увеличение электропрочности вакуумного зазора с ухудшением вакуума при переходе от давлений ниже IO-5—10“6 к давлениям 10~4—ICh3 мм рт. ст., создаваемым напуском инертных газов. Причины этого на первый взгляд парадоксального явления еще недостаточно ясны, однако эффект весьма значителен и стабилен, и его, безусловно, целесообразно использовать в практических конструкциях.
ГЛАВА 2
МИКРОГЕОМЕТРИЯ ПОВЕРХНОСТИ ЭЛЕКТРОДОВ
И ЕЕ ВЛИЯНИЕ НА ЭЛЕКТРОПРОЧНОСТЬ
ВАКУУМНОЙ ИЗОЛЯЦИИ
2.1. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ И АВТОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ
С ВЫСТУПОВ НА ПЛОСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ
Многочисленные факты свидетельствуют о существенном влиянии микрогеометрии поверхности электродов на характеристики вакуумной электроизоляции. В первую очередь это связано с повышением напряженности электрического поля на выступающих участках поверхности. Так как многие процессы, нарушающие вакуумную изоляцию, например автоэлектронная и некоторые другие виды эмиссии, сильно зависят от напряженности электрического поля, то повышение ее на выступах приводит к тому, что процессы, нарушающие вакуумную изоляцию, начинаются и развиваются именно здесь. Кроме того, искажение электрического поля вблизи выступающих участков способствует притягиванию подлетающих к электроду заряженных частиц. В результате этого фокусирующего действия поля вблизи выступов они подвергаются более интенсивной бомбардировке, чем остальная поверхность электрода. Сильному нагреву выступов в результате бомбардировки способствует также и худший отвод тепла от них в основное тело электрода. Наконец, не последнюю роль играют и большие электростатические силы, воздействующие на выступающие участки поверхности, которые в основном и определяют качество всей электродной поверхности.
Все сказанное приводит к естественному выводу: чем более гладкая поверхность, тем лучше электропрочность изо'ляции. Однако хорошо известно, что тщательно очищенные обезгажен-ные и отполированные до зеркального блеска электроды в большинстве случаев оказываются существенно хуже, чем электроды, испещренные многочисленными следами пробоев, неровности на которых хорошо видны даже невооруженным глазом. Этот парадоксальный на первый взгляд факт свидетельствует, что: почти идеальная (с обычной точки зрения) поверхность электродов обладает далеко не самыми лучшими электроизоляционными свойствами; в процессе работы происходят значительные изменения поверхности, которые могут, в частности, улучшить свойства вакуумной электроизоляции; обычные критерии гладкости и чистоты оказываются совершенно недостаточными для оценки\качества поверхности электродов, работающих
