Электроизоляция и разряд в вакууме - Сливков И.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Жаме [292], используя электроннооптические преобразователи, изучал развитие свечения в конфигурации электродов, ха-
204
рактерной для импульсной рентгеновской трубки: полый, трубчатый с острыми ікромками катод и !расположенный на расстоянии 3—10 мм (от среза катода) на его оси игольчатый анод. Одновременно осциллографировались ток между электродами и интенсивность рентгеновского и видимого излучений. Измерения показали, что кривые интенсивности излучений и токового импульса не похожи друг на Друга, причем сначала нарастает и достигает максимума импульс рентгеновского излучения, затем следует импульс видимого света и последним развивается импульс межэлектродного тока. Свечение возникает сначала у анода и широким потоком распространяется в сторону катода. Свечение у катода появляется позже анодного на несколько десятков наносекунд и двигается навстречу анодному свечению. Свечения соединялись, когда ток составлял примерно 2/3 своего максимального значения.
Мейтланд и Хоули [293], применяя примерно ту же методику съемки свечения, получили противоположный результат: при
импульсном напряжении до 250 кв и зазоре 0,1—0,18 мм между медными или стальными электродами в 98% случаев свечение начиналось у катода и распространялось к аноду со скоростью до 100 км/сек Если межэлектродный зазор был не меньше 5 мм, вслед за катодным свечением возникало значительно более интенсивное анодное свечение, распространявшееся со скоростью 10 км/сек. При перенапряжениях на катоде сразу могло возникать несколько одновременно развивающихся очагов свечения.
Подробные исследования развития пробоя при воздействии на электроды наносекундных имохульсов напряжения выполнены в работах [177, 179, 224, 289, 294—299]. На рис. 65 приведен
один из вариантов применявшихся схем измерений. В «качестве источника высокого напряжения использовался генератор наносекундных импульсов на отрезках коаксиальных кабелей с коммутирующим разрядником и искровым обострителем переднего фронта импульсов. Электроды, между которыми возникает исследуемый пробой, расположены в коаксиальной вакуумной камере, согласованной по волновому сопротивлению с генератором и соединительными кабелями. Для ограничения длительности приложения напряжения единицами или несколькими десятками наносекунд (исследование методом прерванного разряда) между высоковольтным электродом и внешней оболочкой вакуумной камеры помещали срезающий разрядник, в котором время срабатывания определялось запаздыванием пробоя по поверхности диэлектрика и могло регулироваться с необходимой точностью путем изменения размеров диэлектрика. Кроме ос-циллографирования тока и напряжения производились фотосъемки свечения в вакуумном зазоре с экспозицией кадра 2— 3 нсек и межкадровым интервалом до 10 нсек. Для этого использовались электроннооптический преобразователь, работавший в режиме затівора, и усилитель яіркости с коэффициентом
205
IsD
О
О
0—1
R
П.
1
1
/Ti
2
-о о-
Запуск
H
?
Рис. 65. Схемы для исследования временных характеристик развития вакуумного пробоя:
а — осциллографирование тока и напряжения,
б — оптические исследования, 1 — генератор, 2—емкосшыи делитель напряжения, 3— вакуумная камера, 4 — осциллограф С1-14; 5 — срегающий разрядник с диэлектриком, 6 — генератор наносекундных импульсов, 7 — объектив, 8 — электроннооптический затвор; 9— усилитель света, /0 — фотоаппарат, Л\—Л\ —
длинные линии
усиления до IO5. Схема синхронизации позволяла привязать наблюдаемую картину свечения к определенным точкам осциллограмм тока и напряжения.
Измерения, проведенные в работах [177, 294, 295], показали, что после приложения к зазору 0,35 мм между медными электродами напряжения до 35 кв через время, примерно равное Bipe-
I
и
IIl
IV
V
Dz=H
(1x1 ЇХІ
IfJTliflVTl
Tf ЇЩ ПН
230а
і і.. 1-і і -і
І
32 36 b0 tнсек
Рис. 66. Развитие свечения при пробое зазора 0,35 мм между медными элек- .
тродами, вызванном наносекундным импульсом напряжения.
Внизу приведена осциллограмма межэлектродного тока и показаны интервалы времен, при которых фотографировались приведенные выше кадры. Dі—D2 — значения диафрагм
объективов с анодной и катодной сторон соответственно
мени запаздывания появления тока, на катоде, в одном или в нескольких местах, появлялось свечение. Сила тока через зазор дри этом достигала 10 а. За время 5—8 нсек свечение расширялось и распространялось к аноду со скоростью примерно 20 км/сек. По мере распространения свечения к аноду возрастала его яркость и увеличивался ток искры со средней скоростью нарастания силы тока 1010 а/сек. При подходе свечения к аноду’ ток искры был близок к максимальному. После того как свечение достигало анода, яркость его возрастала на несколько порядков, и это более яркое свечение у анода сохранялось до конца импульса тока (рис. 66).
207
Распространение свечения от электродов в зазор, сопровождаемое появлением ДОВОЛЬНО больших межэлектродных TOKOBt есть следствие выделения из электродов расширяющихся плотных облаков ионизованных и возбужденных паров, сгустков плазмы, называемых в работах [177, 298, 299] факелами. В этих работах показано, что при наносекундных импульсах напряжения развитие катодного факела протекает одинаково у острий-ного и плоского катодов. Это, по-видимому, отражает одинаковую природу катодных факелов. Катодный факел !расширяется также и вдоль поверхности катода с такой же скоростью 2 — 2,5 см/мксек, почти не зависящей от напряженности электрического поля в зазоре и от вещества электродов.
