Предпробойные явления при высоковольтном пробое вакуумного промежутка
При приложении к электродам, находящимся в вакуумированном объёме, постоянного напряжения в цепи появляется очень малый, но измеримый ток, если напряжение превосходит некоторый предел. Такой ток называют «предпробойным». При увеличении напряжения ток растёт. Характерные значения предпробойного тока могут меняться от наноампер, до миллиампер в зависимости от условий эксперимента (геометрия и материал электродов, качество обработки и обезгаживания и др.). Принято считать, что предпробойные токи обусловлены автоэмиссией. Однако есть и другие точки зрения, например, пороэлектронная эмиссия. (Татаринова Н.В., Вакуумная изоляция (Обзор), Вакуумная техника и технология, 2003, т. 13, номер 1, сс.3 -29.). Предпробойный электронный ток с катода локально разогревает поверхность анода и вызывает десорбцию и последующую ионизацию атомов. По современным представлениям основную роль в предпробойных режимах играет катод. Увеличение напряжения приводит к появлению микроразрядов (коротких разрядов с относительно низким током). При некотором напряжении ток резко растёт – происходит пробой промежутка.
Предпробойные явления сильно зависят от многих факторов, которые влияют и на пробой. Здесь мы выделим влияние поверхности. (плёнки адсорб. газа, окисные плёнки и включения, диэлектр. включения различной природы, микровыступы, микротрещины и микропоры и др.) Воздействуя на поверхность, можно значительно снизить предпробойные токи, интенсивность и частоту и появления микроразрядов и повысить напряжение пробоя. Суть воздействия – устранение различных загрязнений и дефектов, сглаживание поверхности или, наоборот, «захоронение» загрязнений и дефектов под слоем сорбированных атомов инертного газа или сплошной окисной плёнки. Последнее не столь широко используется, т.к. пригодно только для поверхностей, которые в дальнейшем не будут подвержены воздействию разрядов. Существуют четыре основных метода такого воздействия, называемого кондиционированием или тренировкой электродной системы: 1. тренировка без пробоев (приложение высокого напряжения на длительное время (например, 30 мин.) и постепенное его увеличение); 2. тренировка тлеющим разрядом (давление 0,1 – 1 Pa, ток ~ 30 мА, длительность ~ 1 час, остаточный газ, инертные газы, особенно гелий); 3. газовое кондиционирование ( давл. < 0,1 Pa (аргон), ток ~ 50 мА, напр. ~ 20кВ, длительность определяется временем спада тока при пост.напр.); 4. тренировка пробоями (ограничение тока балластным сопротивлением на уровне < 1 А; возможно использование импульсных напряжений).
В последнее время разработан новый метод, основанный на оплавлении поверхности импульсным электронным пучком с последующим воздействием ионного пучка (ионная имплантация): D.I. Proskurovsry, A.V. Batrakov, “Treatment of the Electrode Surfaces with intence Charged-particle flows as a New Methode for Improvement of the Vacuum Insulation”, Proc. XIX ISDEIV, v.1, pp.9-16, Xi’an, China, Sept. 2000.
Примеры использования различных методов кондиционирования электродов
Прeдпробойные явления при высоковольтном пробое вакуумного промежутка Примеры использования различных методов кондиционирования электродов. «Изменение параметров, влияющих на пробойные характеристики вакуумных промежутков в процессе искрового кондиционирования.» (K.Ohira, A.Iwai, Y.Saito and S.Kobayashi, Changes of parameters influencing breakdown characteristics of vacuum gaps during spark conditioning, Proc.XIII ISDEIV, vol.1, pp.105-108, 1998, Eindhoven, the Netherlands.)
Основной результат: - очистка поверхностей электродов с помощью повторяющихся пробоев улучшает электропрочность промежутка; - распыление поверхности электродов ионным пучком дополнительно увеличивает электропрочность.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.