Электроизоляция и разряд в вакууме - Сливков И.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Аналитическое рассмотрение при п= 1 и нулевых начальных скоростях Kv = Oy выполненное Б. А. Загером и В. Г. Тишиным [244], показало, что подача постоянного напряжения сужает область устойчивости. При постоянном напряжении, равном 18,5% минимального напряжения зажигания разряда, подсчитанного по формуле (41), область устойчивости исчезает. Однако совместное приложение к электродам постоянного и ВЧ-напряжений делает возможным возврат электронов на электрод, из которого они вылетали, через период ВЧ-напря-жения со скоростью, достаточной для эффективного выбивания вторичных электронов. Это может привести к вторичноэлектронному резонансному разряду, развивающемуся только у электрода, на который подано положительное постоянное смещение. Согласно анализу, проделанному этими же авторами, такой разряд может существовать только при небольших величинах смещения, и смещение, предотвращающее вторичноэлектронный резонансный разряд, охватывающий оба электрода, не дает развиваться и одноэлектродному разряду.
160
Экспериментальная проверка условий запирания вторичноэлектронного резонансного разряда подачей постоянного смещения, выполненная при частотах 15—23 Мгц в диапазоне fs = 90-^300 Мгц-см, показала, что для полного запирания разряда необходимо постоянное смещение, близкое по величине ? минимальному напряжению зажигания разряда. Напомним,' что последнее можно приближенно определить с помощью зависимости (41), подставив Kv- 0,3.
В объемных резонаторах подача между электродами постоянного смещения требует изоляции одного из них от всего резонатора по постоянному напряжению при сохранении хорошей проводимости по высокой частоте. Практически выполнить это очень трудно, вследствие чего изыскиваются другие способы подавления вторичноэлектронного резонансного разряда. Эффективным методом, предложенным Б. И. Поляковым и др. [247], в некоторых случаях может служить введение дополнительного электрода и подача на него положительного (улавливающего электроны) напряжения несколько киловольт. Этот электрод располагают вблизи, но вне рабочего зазора.
Предпринимались попытки подавить вторичноэлектронный резонансный разряд постоянным поперечным магнитным полем, не позволяющим электронам пересекать межэлектродный зазор. Однако при этом возвращающиеся электроны могут вызывать вторичную эмиссию из электрода, из которого они вылетели, что делает возможным вторичноэлектронный резонансный разряд у каждого из электродов в отдельности [248].
Вторичноэлектронный резонансный разряд, по-видимому, можно предотвратить выбором соответствующей формы электродов. Так, по наблюдениям Эйткена [249], электродам можно придать такую форму, что электронный обменный процесс, начавшийся, например, в центральной части электродов, постепенно смещается на периферию, затем на край, где и исчезает, не успев развиться. Пример таких электродов — сферические или плоские, но наклонные друг к другу электроды, т. е. когда межэлектродный зазор имеет форму клина.
Если область существования вторичноэлектронного резонансного разряда лежит ниже напряжения, при котором должен работать данный межэлектродный зазор, то разряд мешает поднять напряжение до нужного значения. Однако, если его поднимать достаточно быстро, то разряд не успеет развиться и опасная область может быть пройдена. По измерениям Б. И. Полякова и др. [247], при частоте 100 Мгц для этого достаточна скорость подъема 5—6 кв!мксек.
Д. Г. Зайдин и А. В. Кушин [242] обнаружили зависимость зажигания разряда от предыстории электродов и от поступления в зазор электронов от постороннего источника. При первом (или после длительного перерыва) подъеме напряжения частотой 60—140 Мгц в виде импульсов длительностью 800 мксек и
6 И. Н. Сливков
161
амплитудой, соответствующей области существования разряда, последний не возникает в течение нескольких десятков минут» Однако, если разряд возник, он будет регулярно зажигаться при последующих импульсах напряжения. Если имелся посторонний источник электронов, то разряд возникает сразу, как только напряжение достигает значения, при котором может гореть разряд. Отсюда можно вывести практическое правило, что напряжение должно подниматься при отсутствии в зазоре заряженных частиц, способных инициировать разряд. Например, в ускорителях при подъеме напряжения должны быть отключены источники ускоряемых ионов или электронов.
Радикальный метод борьбы — создание таких электродов, при которых k9<l. Известно несколько способов обработки поверхности для уменьшения коэффициента вторичной эмиссии: покрытие черным палладием, черной платиной или сажей. Однако применение таких покрытий в большинстве радиотехнических вакуумных аппаратов, например в ускорителях заряженных частиц, практически невозможно из-за недопустимого снижения добротности резонансной системы (резонаторов), а также из-за существенного понижения порога возникновения искрений. Предпринимались также более или менее успешные попытки покрывать рабочие поверхности электродов очень тонким (около 100 А) слоем титана. При чистой поверхности этот металл имеет &э<1- Однако большая сорбционная способность титана может неблагоприятно отразиться на электропрочности вакуумной изоляции, и поэтому такой метод нуждается в дополнительном исследовании. Следует отметить, что тонкие покрытия обычно сильно разрушаются при случайных пробоях, что ухудшает электропрочность вакуумного зазора.
