CC BY
9
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО
ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА
(Представлена научным семинаром научно-исследовательского института
ядерной физики)
В последних работах по исследованию электрического пробоя высокого »вакуума большое внимание уделяется тем электродным меткам, которые остаются на электродах после пробоя 1, 2, 3, 4. Однако все исследования касаются или иредпробойной стадии с током до 2 ма, или полного пробоя, и не было работы, где были бы изучены явления на электродах при импульсном пробое одного зазора при одном 'напряжении на разных стадиях от предпробойной до полного пробоя.
Экспериментальная установка состояла из генератора прямоугольных импульсов с фронтом 1 нсе$, амплитудой до 50 кв, длительностью до 0,5 мксек и коаксиальной вакуумной камеры, один из электродов которой подсоединялся к кабелю Л3 с импульсом, а другой к такому же согласующему кабелю Л4 [5] (рис. 1).
Рис. 1. Схема экспериментальной установки: 1 —разрядник с азотом при давлении 10 атм, 2 — ввод поджигающего импульса, 3—делитель напряжения, 4 — пуск осциллографа, 5 — наблюдаемый сигнал; 6 — вакуумная' камера со срезающим разрядником и исследуемым зазором,
Л1Ч-Л4 — кабели РК-3
Коаксиальный емкостной делитель с разрешением не хуже 10~ 10 сек для регистрации явления устанавливался на некотором расстоянии перед камерой. Источником информации о процессе в камере служил сигнал, отраженный от камеры.
Камера и делитель проверялись на отсутствие искажений импульсами с фронтом —5 -10-10 сек от генератора Г5-12.
Том 162
1967
ИССЛЕДОВАНИЯ ЯВЛЕНИЙ ПЕРЕНОСА МАТЕРИАЛА С ЭЛЕКТРОДОВ В ПРОЦЕССЕ ИМПУЛЬСНОГО ПРОБОЯ ВЫСОКОГО ВАКУУМА
В. И. ЭШКЕНАЗИ
У
При замкнутых электродах регистрировались импульсы на входе и выходе кам'еры, а при разомкнутых — отраженный импульс. Наблюдение осциллограм производилось осциллографом С1-14 с разрешением 10~10 сек.
Параллельно кабелю с импульсом в вакууме устанавливался срезающий разрядник, в котором регулируется время запаздывания разряда по поверхности диэлектрика в вакууме. Изменяя это время запаздывания разряда по диэлектрику, стало возможным не доводить основной зазор до полного пробоя и иссдедовать полученные таким образом электродные метки.
Вакуум' в камере 5 • 10 ~6 тор создавался агрегатом ВА-0,5— 1 с термоэлектрической ловушкой ТВЛ-500.
Катод был выполнен из меди и представлял собой плоскость диаметром 44 мм с профилем Роговского, а анодом служила полусфера 022 мм из молибдена. Анод — полусфера гго отношению к катоду — плоскости был расположен эксцентрично на 11 мм от оси. Такая геометрия электродов создавала равномерное электрическое поле в зазоре до 1 мм. Устройство камеры позволяло изменять расстояние между электродами и устанавливать исследуемый зазор с точностью 0,0005 см и, вращая плоскость вокруг своей оси, получать каждый раз в новом месте на плоскости метки от единичных пробоев.
Электроды тщательно механически полировались. Глубина рисок была не выше 0,1 микрона. Перед установкой в камеру электроды обезжиривались четыреххлористым углеродом, спиртом' и просушивались.
В настоящей статье описываются результаты исследования зазора в 0,35 мм. Электрический пробой такого зазора происходит при и=35 кв
Рис. 2. Выступы на молибденовом аноде, образовавшиеся в результате электронной бомбардировки с катода за время 12 нсек. Увеличение 2000 X-
и ТфР = 1 нсек за 30 нсек. Используя срезающий разрядник, удалось получить на электродах метки от пробоев в незавершенной стадии через 12, 18 и 30 нсек.
По фотографиям, полученным с электродов на металлографическом микроскопе МИМ-8 с максимальным увеличением 2000 в косом свете, что позволило более четко выявить микрорельеф, перенос материала с одного электрода на другой представился следующим.
После прохождения импульса длительностью 12 нсек на поверхности анода видны образовавшиеся выступы высотой около 1 мк, 0 2 мк, в количестве около 20 штук на поверхности в 0,2 мм2 (рис. 2).
На катоде после 12 нсек видны следы перенесенных шариков 0 1 микрон и менее на площади в 0,-3 мм2.
После прохождения импульса длительностью 18 нсек на аноде видны выступы высотой до 2 мк с диаметром у основания 3,6 ж/сиу вершины 1,6 мк и выступов высотой 1 мк и диаметром 2 мк на площади в 0,2 мм2.
На катоде после 18 нсек видны следы перенесенног о молибдена, причем среди шариков диаметром 1 мк четко видны следы обособленных пятен, (рис. 3).
Рис. 3. Частицы молибдена, перенесенные незавершенным разрядом в 18 нсек
на катод. Увеличение 800Х
После завершенного пробоя на аноде остается пятно 0 0,3 мм, состоящее из мелких кратеров 0 1—5 мк в количестве около 104 (рис. 4).
На катоде после завершения пробоя остается пятно из Мо, занимающее 0,3 мм2.
По изложенным результатам картина инициирований и развития разряда от предпробойной стадии в дуговую представляется следующей. Под действием электрического, поля с поверхности катода, покрытой пленкой адсорбированного газа и масла, начинают эмиттироваться электроны. Этим предпробойным током нагревается поверхность анода.
на которой растут выступы, и часть материала анода с разогретых острий этих выступов в виде частиц 0 1 мк покрывает поверхность катода. Выступы на аноде растут локально до 2 мк высотой в количестве около 10 шт. На катоде мы видим следы молибдена, который испа-
Рис. 4. Кратер на молибденовом аноде от одного полного пробоя, состоящий из мелких кратеров. Увеличение 280Х
рился с этих выросших выступов. Дальнейший рост тока в промежутке, который ограничен волновым сопротивлением кабеля, ведет к испарению анода, к образованию на аноде большого пятна, состоящего из 104 мелких кратеров, и переносу всей м'ассы испарившегося молибдена на катод.
В данной работе обнаружены рост выступов на аноде из материала анода и рост микроострий на катоде за счет испарения выступов на аноде.
Фотография рис. 4 подтверждает данные Майтланда [1] об электродных пучках, разогревающих анод.
Отсутствие переноса материала с анода на катод, и наоборот, в первые 5 нсек отрицает роль частиц Кренберга [6] в инициировании вакуумного пробоя и гипотезу Майтланда [1].
1. Maitland А., 1961. J. Appl. Phys. 32, 2399-407.
2. Hawley R., 1963, Nature Lond 199, 978—80.
3. Little R. P. and Whitney W. I. 1963, J. Appl. Phys. 34, 2430—2.
4. Maitland A., Hawley R., Brit. J. Appl. Phys. 1965, 1591—92, 16.
5. Г. А. Воробьев, Г. А. Месяц. Техника формирования в. в, нсек. импульсов. Госатомиздат, 1963.
6. Gr an berg L. 1952, J. Appl. Phys. 23, 518—22.
13. Заказ 5931
ЛИТЕРАТУРА
