Электроизоляция и разряд в вакууме - Сливков И.Н.
Скачать (прямая ссылка):
а
0J71/?,мм/кё 2,2 2fi
2,,S
VE,(kg/m)1*
Рис. 22. Интерпретация темновых токов в виде токов автоэлектронной (а) и термоэлектронной (б) эмиссий.
равными примерно KH5 CM2r Ясно, что эмиттирующая поверхность не может иметь столь малую площадь. В работе [31], где проводилось микроскопическое обследование катодной поверхности, после прокалки катод не содержал острых выступов. В то же время расчет по вольт-амперной характеристике темнового тока давал значение \i около 300.
Следует также отметить, что долголетняя дискуссия о природе электронной составляющей темнового тока основывалась главным образом на вычислении Аш и других параметров по вольт-амперной характеристике [65, 111]. На рис. 22 приведены заимствованные из работы [65] графики зависимости одних и тех же токов от средней напряженности, но построенные в виде, характерном для автоэлектронной эмиссии и для термоэмиссии с эффектом Шоттки. Нетрудно видеть, что сам ход зависимостей на этих графиках (линейность кривых) не дает предпочтения той или другой интерпретации, а из обсчетов кривых получаются результаты, приведенные в табл. 13.
Интерпретация темновых токов токами термоэлектронной эмиссии дает более реалистичные значения работы выхода Ф и площади эмиттирующей поверхности Лэм. Это и есть основной
и, на первый взгляд, убедительный аргумент в пользу такой интерпретации. Однако выше были приведены более убедительные доводы в пользу автоэлектронной природы темновых токов. Дополнительным аргументом является также характер зависи-
/
76
Таблица 13
Значения [х9 Ф и Лэм, полученные из графиков на рис. 22
>¦ I і Iiih ¦ Графики на рис. 22 M- Ф, эв Ajm, С**
Автоэлектронная эмиссия (а) 10* 0,16 (Ni) 7-IO-20 (Ni)
18 (Ni) 0,12 (Au) IO-20 (Au)
Термоэлектронная эмиссия (6) 1,6 (Ni) 0,1
13 (Au) 15 (Au) 0,1
* Принят как расчетный параметр.
мости темнового тока от температуры катода. По измерениям Литтла и Уитни [27], а также Беннетта и др. [26], возрастание ітемнового тока при нагреве электродов до IOOO0K близко к увеличению тока автоэлектронной эмиссии. Измерения Ллевелли-іна-Джонса [113] при температурах 197 и 298° К показали, что ток во втором случае в 6 раз больше, что также близко к теоретической зависимости автоэлектронной эмиссии от температуры в том случае, когда теория учитывает температурное распределение электронов Ферми.
Несмотря на убедительность приведенных экспериментальных данных, все же преждевременно делать окончательный вывод о природе электронной составляющей темнового тока как тока автоэлектронной эмиссии с аномально больших выступов и потока электронов, выбиваемых из катода при бомбардировке его положительными ионами. Хотя эти два вида эмиссии, по-видимому, являются доминирующими, однако при наличии на поверхности окисных пленок и загрязнений возможны другие источники электронов, например самоподдерживающаяся эмиссия, эффект Молтера и др. Вполне вероятно, что в этих условиях значительная часть электронного тока может быть результатом автоэлектронной эмиссии с участков катода, имеющих сильно пониженную работу выхода. При этом могут образовываться узкие электронные пучки, подобные тем, которые получаются при автоэлектронной эмиссии с аномально больших выступов. Соотношения между параметрами автоэлектрон-ного пучка и геометрией эмиттирующего выступа были приведены в разд. 2Л. Для автоэлектронных пучков, эмиттирован-ных плоскими участками катода (с сильно пониженной работой выхода), аналогичные соотношения приведены на стр. 99—101 в работе [114].
3 3 МИКРОРАЗРЯДЫ
Микроразряды — самогасящиеся маломощные импульсы тока продолжительностью IO-4—10~1 сек, периодически повторяющиеся с частотой 0,1—100 гц при длительном приложе-
77
нии постоянного напряжения. Их возникновение сопровождается слабым диффузным свечением в межэлектродном зазоре и десорбцией с поверхности электродов адсорбированных газов (около IO16 молекул за один импульс тока [115]). Микроразряды обычно возникают раньше искровых пробоев, если приложенное напряжение превышает 15—30 /се, а электроды недостаточно очищены от окисных пленок и загрязнений или находятся в техническом вакууме IO-4—10~7 мм рт. ст., не свободном от присутствия паров органических соединений. Такие условия, в частности, могут иметь место в электронных микроскопах, вакуумных трубках электростатических ускорителей заряженных частиц и других электровакуумных высоковольтных аппаратах, особеннно работающих при постоянной откачке. Хотя амплитуда силы тока при микроразрядах не превышает, как правило, 1 ма, они могут существенно нарушать работу электровакуумных приборов и аппаратов с маломощными источниками высоковольтного питания, особенно если требуется высокая стабильность рабочего напряжения. He исключено, что микроразряды могут привести к неприятностям и в более мощных электровакуумных системах, способствуя появлению искровых пробоев с переходом в вакуумную дугу/
Первые исследования микроразрядов были выполнены Бер-тейном [116], Клиффордом и Фортескью [117], наиболее полно — Арналем [118—123], JI. И. Пивоваром и В. И. Гор-диенко [94, 124, 125], а также другими исследователями. Микроразряды в ускорительных трубках (так называемая электронная нагрузка) были исследованы Мак-Киббеном и др. [126—128].
