Vakuumnyi proboi

Poterya vakuumnym promezhutkom svoistv elektricheskogo izolyatora pri prilozhenii k nemu elektricheskogo polya, napryazhenie kototrogo prevyshaet opredelennuyu velichinu (napryazhenie vakuumnogo proboya). Pri vakuumnom proboe elektroprovodnost' rezko vozrastaet i sreda v promezhutke stanovitsya provodyashei.

Razvitie vakuumnogo proboya nachinaetsya s poyavleniya tak nazyvaemyh temnovyh, ili predproboinyh, tokov, kotorye vyzyvayutsya v osnovnom avtoelektronnoi emissiei s mikroostrii poverhnosti katoda. Eti toki voznikayut takzhe s uchastkov poverhnosti, imeyushih naibolee nizkuyu rabotu vyhoda. V tom sluchae, kogda metallicheskie elektrody nedostatochno horosho ochisheny ot poverhnostnyh zagryaznenii, na stabil'nyi temnovoi tok nakladyvayutsya samogasyashiesya malomoshnye impul'sy toka, nazyvaemye mikrorazryadami. Vozniknovenie mikrorazryadov svyazano s mehanizmom obmena polozhitel'nymi i otricatel'nymi ionami mezhdu poverhnostyami anoda i katoda v vakuume.

Vakuumnyi proboi proishodit v rezul'tate formirovaniya sil'notochnogo iskrovogo razryada v desorbiruyushemsya s poverhnostei elektrodov gaze i chastichno v parah metallov elektrodov. Dalee razryad mozhet pereiti v vakuumnuyu dugu v parah metallov elektrodov.

Vakuumnyi proboi predstavlyaet soboi slozhnoe yavlenie, dostatochno polnogo i tochnogo ob'yasneniya ego vozniknoveniya i razvitiya eshe net, no sushestvuyut gipotezy i teorii. Naprimer, soglasno elektronno-luchevoi teorii, elektrony, voznikayushie v vakuume za schet avtoelektronnoi emissii s mikroostrii na katode, uskoryayutsya v elektricheskom pole promezhutka, obrazuyut "luchi" i bombardiruyut anod. Pri etom proishodit mestnoe uvelichenie temperatury anoda, soprovozhdayusheesya vydeleniem sorbirovannyh gazov i parov metalla, kotorye ionizuyutsya elektronami. Iony dvizhutsya k katodu, chto privodit k obrazovaniyu polozhitel'nogo prostranstvennogo zaryada i usileniyu polya u katoda, eto v svoyu ochered' uvelichivaet avtoelektronnuyu emissiyu i t. d. Odnovremenno voznikayut sil'naya ionno-elektronnaya emissiya i katodnoe raspylenie. V itoge v promezhutke za schet bystrogo uvelicheniya koncentracii desorbiruyushihsya gazov i parov metallov elektrodov voznikaet samostoyatel'nyi elektricheskii razryad v forme vakuumnoi iskry ili dugi.

Sushestvuet takzhe teoriya vakuumnogo proboya za schet nagreva ostriya avtoemittera protekayushim po nemu tokom. Pri plotnosti toka okolo 10⁸ A/sm² emitter vzryvaetsya i vakuumnaya duga voznikaet v parah metalla katoda. Poskol'ku obrazovanie mikroskopicheskih ostrii na massivnyh katodah obnaruzhivaetsya na opyte, to formirovanie vakuumnogo proboya iz-za nagreva i vzryva etih ostrii ves'ma veroyatno. Iniciatorom vakuumnogo proboya mogut byt' takzhe otdel'nye bystrye mikrochasticy.

Yavlenie vakuumnogo proboya shiroko ispol'zuetsya v priborah i ustanovkah. Vysokaya elektricheskaya prochnost' vakuuma i vakuumnaya duga ispol'zuyutsya v vakuumnyh vyklyuchatelyah. Nachal'naya stadiya vakuumnogo proboya dlitel'nost'yu do 10^-7 s, v kotoroi razvivayutsya sil'nye toki elektronov pri vysokom napryazhenii na promezhutke, ispol'zuetsya v moshnyh istochnikah rentgenovsogo izlucheniya i sil'notochnyh uskoritelyah. V mnogochislennyh vysokovol'tnyh priborah i ustanovkah, gde vakuumnye promezhutki primenyayutsya tol'ko dlya uskoreniya potokov elektronov i ionov, ochen' vazhno, chtoby sluchainye vakuumnye proboi ne narushali rabotu etih ustroistv, otsyuda neobhodimo obespechenie ih elektricheskoi prochnosti. Uvelichenie elektricheskoi prochnosti vakuumnyh promezhutkov dostigaetsya sootvetstvuyushim vyborom materialov elektrodov, ih tshatel'noi mehanicheskoi obrabotkoi (ustraneniem nerovnostei i ostrii), a takzhe ochistkoi poverhnostei elektrodov, kotoraya dostigaetsya nagrevom v vakuume, obrabotkoi potokami elektronov ili ionov inertnyh gazov. Elektricheskaya prochnost' vakuumnogo promezhutka s neobrabotannymi elektrodami sostavlyaet okolo 10⁴ V/sm, v to vremya kak promezhutki s elektrodami, proshedshimi tshatel'nuyu mehanicheskuyu, a takzhe elektronnuyu i ionnuyu obrabotki, pokazyvayut elektricheskuyu prochnost', dohodyashuyu do 10⁶ V/sm.