Холодные процессы на электродах, предшествующие вакуумному пробою

Исследования причин вакуумного пробоя являются актуальными в отношении снижения габаритов и повышения надежности работы высоковольтных вакуумных устройств, а также расширения возможностей ускорительной техники. Замечено, что применение современных методов сверхчистой обработки поверхности электродов снижают уровень предпробойных (темновых) токов на несколько порядков величины, но не дают значительного прироста величины электрической прочности практически важных миллиметровых и сантиметровых промежутков, оставляя ее низкой по отношению к теоретически обоснованным значениям, ~ 30 МВ/см, связанным с началом интенсивной автоэлектронной эмиссии. Последние теории, опирающиеся на некоторые косвенные экспериментальные данные, указывают на то, что при совершенной поверхности электродов, лишенной явных геометрических и химических неоднородностей, инициаторами вакуумного пробоя могут стать линейные дефекты кристаллической структуры. Поставленные в Проекте задачи обладают высокой степенью новизны. Целью данной работы является выявление и изучение первичных деградационных процессов в кристаллической структуре поверхности электродов, возникающих непосредственно перед нарушением электрической прочности вакуумного промежутка. Эта цель сопряжена с задачей прерывания этих процессов, подпитываемых энергией собственной емкости вакуумного промежутка, на некоторой начальной стадии, не допуская их развития до стадии появления первой вакуумной искры. Сложность такой задачи связана с отсутствием на этой начальной стадии каких-либо значительных потоков заряженных частиц или видимого излучения, которые бы могли быть зарегистрированы традиционными методами с целью получения информации о текущем состоянии объекта. Предполагается, что эта задача будет реализована посредством: 1) регистрации распределения теплового излучения электродов на уровне перепада температур 1–10 К; 2) использования ИК-прозрачных материалов электродов с высоким удельным сопротивлением; 3) воздействия на вакуумный промежуток короткими импульсами напряжения (порядка единиц наносекунд); 4) тщательного исследования изменений морфологии и дефектного состояния кристаллической структуры поверхности электродов. Одной из конечных задач Проекта является ответ на вопрос о возможности существования технологического предела электрической прочности вакуумных промежутков, обусловленного необратимыми изменениями в кристаллической структуре поверхностного слоя электродов под воздействием электрического поля на уровне напряженности порядка 10^8 В/м и о возможных путях увеличения этого предела.