Электроизоляция и разряд в вакууме - Сливков И.Н.
Скачать (прямая ссылка):
149
Переполюсовка электродов в конструкциях, аналогичных электронному проектору, т. е. переход к острийному аноду и плоскому или сферическому катоду, резко повышает пробивное напряжение. На рис. 48 приведены полученные Хашимото [232] пробивные напряжения для никелевых электродов игла — плоскость. Пробивное напряжение приблизительно в 3 раза выше, когда игла является анодом. К сожалению, радиус кривизны вершины острия неизвестен Аналогичные результаты получены Н. Б. Розановой [233] для вольфрамовых электродов. При такой же конфигурации электродов и зазорах 0,13— 0,52 мм с увеличением неоднородности поля увеличивалась разница между пробивными напряжениями при переполюсовке электродов. Напряженность у анода вплоть до значений 1000 кв/мм не влияла на пробивное напряжение и пробой наступал при почти постоянной напряженности у катода 1000 квімм независимо от полярности и кривизны электродов, хотя с увеличением неоднородности поля пробивная напряженность у катода несколько возрастала.
ГЛАВА 5
ВАКУУМНАЯ ИЗОЛЯЦИЯ
ПРИ ВЫСОКОЧАСТОТНОМ НАПРЯЖЕНИИ
5.1 ОБЩИЕ СВОЙСТВА
При напряжении высокой частоты нарушение электропрочности вакуумного зазора имеет некоторые отличительные черты по сравнению с приложением к электродам постоянного или импульсного напряжения Эти отличия обусловливаются особенностями движения заряженных частиц в электрическом поле высокой частоты и специфической зависимостью работы высокочастотных (ВЧ) генераторов (их резонансных контуров) от изменения параметров нагрузки, в данном случае от появления проводимости вакуумного зазора (возникновения пробоя).
Уравнение движения заряженной частицы в ВЧ-поле имеет вид
где X — ускорение частицы; E sin (ю/Н-фо)—напряженность в месте нахождения частицы Следовательно, в равномерном поле скорость V (t) и пройденное частицей расстояние х (t) определяются выражениями:
где Po — начальная скорость заряженной частицщ; \|)0 — фаза ВЧ-напряжения в момент начала ее движения.
Уравнения движения заряженной частицы в равномерном ВЧ-поле имеют наглядную графическую интерпретацию (рис. 49). Если частица с нулевой начальной скоростью покидает электрод при фазе синусоидального ВЧ-напряжения ^0, то расстояние ее от электрода в любой момент времени х (О прямо пропорционально отрезку между касательной к синусоиде при угле гро и самой синусоидой. Скорость частицы пропорциональна разности ординат косинусоид при If0 и в момент t. Если начальная скорость отлична от нуля, то конечная скорость есть сумма начальной и определенной по ординатам косинусоид, а для нахождения расстояния вместо касательной необходимо провести прямую, пересекающую синусоиду в той
тх = еЕ sin (otf +1|)0),
(39)
v (t) = г>0 + (еЕ/ты) [cos i|>0 — cos (<о/ + Ip0)] , х (i) = vat + (еЕ/пко2) [to/ cost|)0 — sin (at + ifo)b
(40)
151
же фазе фо под углом, который пропорционален начальной скорости. В зависимости от фазы вылета частица может либо вернуться на электрон, либо совершать колебания с той или иной скоростью поступательного движения. При таком характере движения частица может попасть на противоположный электрод в любой фазе ВЧ-напряжения, т. е. при любой полярности
\Рис. 49. Графическое определение скорости и пройденного расстояния x(t) для заряженных частиц
в ВЧ-поле.
этого электрода. Наличие вторичной эмиссии делает возможным обмен заряженными частицами между электродами, который не происходит при постоянном напряжении. Ниже рассмотрен один из таких процессов, приводящий к нарушению вакуумной изоляции, — вторичноэлектронный резонансный разряд.
Максимальная энергия, которую может приобрести заряженная частица в ВЧ-поле между электродами, в некоторых случаях значительно меньше энергии, соответствующей напряжению между ними. Это бывает, когда время пролета частицы м'ежду электродами сравнимо или больше длительности полу-периода ВЧ-напряжения. В этом случае приобретаемая энергия зависит только от отношения массы к заряду частицы, напряженности и частоты изменения электрического поля, и не зависит от приложенного напряжения. Из рис. 49, описывающего именно этот случай, видно, что наибольшую энергию (или скорость) частица приобретает при фазе ее вылета Ifo = O0. Если \j5o=904-180°, то частица возвращается на электрод, из
152
которого она вылетела. Скорость ее при подлете к этому электроду может быть весьма значительной, достигая при фо= = 105^-120° примерно 60% максимальной скорости, которую может иметь частица в данном электрическом ВЧ-поле. В табл. 42 приведены значения максимальной энергии, которую может приобрести частица при нулевой начальной скорости в равномерном поле, а также величины максимального пробега за период ВЧ-напряжения при частоте f.
Таблица 42
Пробег электрона и протона и приобретаемая ими энергия в равномерном ВЧ-
поле (за один период при нулевой начальной скорости)
Ef KbJmm f, Мгц Максимальный пробег, м Максимальная энергия, кэв
электрона протона электрона протона
0,01 12 1.9 10“3 6,25 3,3- IO"3
5 12 970 0,53 1,57-10* 830
