Электроизоляция и разряд в вакууме - Сливков И.Н.
Скачать (прямая ссылка):
4 ка Уші=1>2 • IO5 м/сек.
Впереди двигались электроны с энергией до 70—80 эв (при больших токах разряда), непосредственно за ними следовали ионы легких элементов. В плазме имелись ионы материала электродов (Fe+, Ni+, W+), адсорбированных газов (Н2+, O2+)
202
и часто материала стенок (Si4*, Ba+, Na+), так как в данных опытах контейнер стеклянный (при нагреве электродов изі вольфрама 200°С ионов H+ в плазме нет). Скорость этих ионов неодинакова: наибольшая у ионов H+, наименьшая у самых тя^ желых (W+) 8,0-IO3—1,1 -IO4 м/сек. Однако энергия последних больше, чем энергия легких ионов. Скорость самых быстрых ионов определяет скорость распространения фронта плазмы. Из-за большого разброса скоростей разнородных ионов по мере движения плазмы происходит ее разделение по составу: передняя часть обогащается легкими ионами, а тяжелые ионы концентрируются в хвостовой части плазменного облака.
При зажигании вакуумного разряда размыканием электродов под напряжением до 700 в в зависимости от материала электродов и параметров электрической цепи в плазме, выходящей за пределы разрядного канала, могут присутствовать только ионы материала одного из электродов*—анода или катода. При больших напряжениях материал катода присутствует всегда. На основании проведенных исследований В. А. Симонов и др. пришли к выводу, что развитие пробоя есть распространение на весь межэлектродный зазор плазмы из локальных источников на катоде.
Первые измерения пространственного и временного развития свечения в межэлектродном зазоре при вакуумном пробое были сделаны Чайлсом [288]. Он применил фотосъемку свечения с разверткой изображения по фотопластинке с помощью быстро-вращающегося зеркала. При импульсном напряжении до 120 ка и стержневых электродах диаметром 1 мм из различных материалов Чайлс обнаружил, что свечение как правило начинается у анода и распространяется к катоду приблизительно с постоянной скоростью. Ho, до того, как это свечение достигает катода, там также возникает свечение. Результаты этих измерений приведены в табл. 52. На некоторых фотографиях Чайлс обнару-* жил более слабое свечение, распространявшееся в том же направлении, но с большей скоростью, доходившей до 30 км/сек•
Постоянство скорости распространения свечения при перемещении последнего от анода к катоду, по-івидимому, свидетельствует о том, что источником этого свечения являются слабоиони-зованные газы и пары, выделившиеся из анода. Если скорость распространения свечения приравнять к тепловой скорости паров основного материала анода, то скорости, приведенные в табл. 52, соответствуют слишком высоким температурам: 67 эв для висмута и 20 эв для вольфрама. По-видимому можно провести аналогию между распространением паров от анода и теоретически исследованным одномерным истечением в вакуум предварительно сжатого газа [289]. В последнем случае ско-
скорость звука (близкую к средней тепловой скорости) в по-
рость движения фронта в 2
превышает
203
коявшемся газе (су и Cv —молярные теплоемкости соответственно при постоянных объеме и давлении). Тогда температура существенно меньше, чем при движении с тепловой скоростью, в 6 раз при одноатомном газе и в 14 раз при двухатомном. Однако и іпри таком объяснении исходная температура остает-
Таблииа 52
Скорость распространения светящегося облака от анода и временной интервал
между появлением свечений на аноде и катоде
Зазор, MM Напряжение, кв Разброс XmpTDnDfl пли Средний Скорость, КМ. I сек
Материал электродов ДЫХ і CUO<UlUDf 10—8 сек ttaivpocivi і 10—8 сек
Висмут ^ 1,0 85 4,2-5,7 4,7 8,9
Г рафит 1,05 55 і 1,8-5,9 2,5
Алюминий 1,1 75 4,1 7,3
Медь 0,89 80 2,4-9,3 5,6 5,8 \
H еобезгаженный палладий 0,95 5,1-7,5 5,3 6,5
Палладий, насыщенный 1,0 1,3-6,9 4,5 5
водородом 80 і (-0,9)-2,2 5,4
Олово 1,3 0,34
Коммерческий вольфрам 0,81 95 1,3-4,3 2,4 5,4
Чистый необезгаженный 0,6 120 і 2,1-3,2 2,5 5,2
вольфрам 0,55 і 5,0
Чистый обезгаженный 120 2,3-4,1 I 2,8
вольфрам
ся очень высокой. По-видимому, такие большие скорости получаются в результате еще неясных электродинамических процессов. В связи с широким применением конденсированных разрядов в плазменных исследованиях некоторые свойства и характеристики электродинамических процессов в таких разрядах изучены, однако рассмотрение этих процессов выходит за рамки нашего изложения.
Пространственное распространение свечения вакуумной искры изучалось и в более поздних работах. В работах [290, 291] фотографировали свечение при статическом пробое зазора 0,075 мм между вольфрамовыми электродами диаметром 1 мм, используя электроннооптический усилитель яркости (XlO4) и в качестве затвора ячейку Керра, позволявшую снимать только начальные стадии развития свечения (до ЗО нсекX Свечение появлялось сначала у анода и распространялось в сторону катода со скоростью примерно 10 км/сек. Когда на электроды подавалось быстронарастающее импульсное напряжение, свечение начиналось у катода и затем распространялось на весь меж-электродный зазор.
