I. Izolyatorning kuchlanish degradatsiyasiga bardosh berishning "asosiy aybdori": yuzadagi chaqnash hodisasi
Alumina izolyatorlari bir vaqtning o'zida yuqori{0}}quvvat uskunalari va yuqori-vakuumli/elektr vakuumli qurilmalarda elektr izolyatsiyasi va mexanik yordamchi rollarni bajaradi, bu ularni ajralmas asosiy komponentlarga aylantiradi. Biroq, yuqori vakuum va yuqori maydon kuchi sharoitida, chidamli kuchlanishdagi darboğaz ko'pincha ommaviy materialda emas, balki sirt jarayonlarida bo'ladi - eng tipik bo'lgan sirt oqimlarining parchalanishi (ya'ni, sirt chayqalishi). Yuzaki chaqnash deganda kuchli elektr maydoni ta'sirida qattiq izolyator yuzasi va unga tutash muhit (gaz/suyuqlik; vakuumda, sirt desorblangan gaz va elektron emissiyasi bilan birga) ionlashgan yoki o'tkazuvchan bo'lib qoladigan hodisaga aytiladi. Bo'shatish kanali qattiq sirt bo'ylab rivojlanadi, elektrod bo'shlig'ini qamrab oladi va oxir-oqibat buzilish va izolyatsiyaning buzilishiga olib keladi. Bu hodisa nafaqat yuqori kuchlanishli dielektrik qurilmalarning chidamli kuchlanishini va ish ishonchliligini sezilarli darajada zaiflashtiradi, bu esa potentsial iqtisodiy yo'qotishlarga olib keladi, balki qattiq izolyatorlarning ixchamligi va miniatyurasini cheklovchi asosiy to'siq bo'lib xizmat qiladi. Chegara taqqoslash nuqtai nazaridan, sirt chayqalishi uchun boshlang'ich kuchlanish/maydon kuchi odatda ommaviy parchalanish yoki sof dielektrik bo'shliqlar uchun buzilish darajasidan ancha past bo'ladi. Masalan: izolyatsion vosita sifatida vakuum ishlatilganda, tanqidiy buzilish maydonining kuchi taxminan 35 kV / mm ni tashkil qiladi; ommaviy izolyatsion vosita sifatida alumina keramikasi uchun kritik hajmning parchalanish maydonining kuchi odatda 30-40 kV / mm ni tashkil qiladi; alumina-vakuumli izolyatsiyalash tizimida qoʻllaniladigan maydon kuchi izolyatorda yuza chaqnashini ishga tushirishdan oldin koʻpincha ushbu muhim qiymatlarning oʻndan biriga yoki bir qismiga yetadi, bu esa Al₂O₃ yuzasiga potentsial zarar etkazishi mumkin.
II. Yuzaki chaqnash kuchlanishiga ta'sir etuvchi omillar
Tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, sirt porlashiga ta'sir qiluvchi omillar birinchi navbatda qo'llaniladigan elektr maydonining to'lqin shakli va amplitudasi, vakuum darajasi va qoldiq gaz tarkibi, elektrod tuzilishi va materiali, izolyatorning geometriyasi va o'lchamlari, izolyator materiali va sirt xususiyatlari (pürüzlülük, tozalik, adsorbsiya / ifloslanish, qoplama), oldindan pishirish va sirtni tozalash va boshqa holatni o'z ichiga oladi. gazning adsorbsiyasi. Materiallarni tadqiq qilish nuqtai nazaridan, vakuumli elektronikada ishlatiladigan keramika tarkibi, shakli va sirt xususiyatlariga e'tibor qaratiladi. Sirt chaqnashiga ta'sir qiluvchi asosiy elektr parametrlariga dielektrik doimiy e, elektr o'tkazuvchanligi s va ikkilamchi elektron emissiya koeffitsienti d (SEE) kiradi. Umuman olganda: ① Yuqori dielektrik o'tkazuvchanlik elektrod-izolyator-vakuum uchli birikmasida elektr maydonining buzilishini kuchaytiradi va sirt chaqnash chegarasini pasaytiradi. ② Tegishli diapazonda sirt o'tkazuvchanligining oshishi sirt zaryadining tarqalishini tezlashtiradi va ishga tushirishni inhibe qiladi, lekin haddan tashqari yuqori o'tkazuvchanlik oqish oqimini oshiradi va issiqlik beqarorligiga olib kelishi mumkin, bu esa kuchlanishga bardosh berish uchun zararli. ③ SEEA modeliga ko'ra, sirt ikkilamchi elektron emissiya koeffitsientini kamaytirish elektronlarning ko'payishini bostiradi va shu bilan sirt chaqnash kuchlanishini oshiradi.
SEEA (SEE{0}}asoslangan deşarj mexanizmi modeli) haqida: Ikkilamchi elektron emissiya ko'chkisi (SEEA) modeli birinchi marta amerikalik olimlar Anderson va Brainard tomonidan taklif qilingan. Ushbu model, qo'llaniladigan yuqori kuchlanish ostida elektrod-izolyator-vakuum uchli birikmasidan chiqarilgan dastlabki elektronlar energiya olishini, tezlashishini va izolyator sirtini bombardimon qilishini ko'rsatadi. Ushbu ta'sir qiluvchi elektronlarning energiyasi ma'lum bir chegaraga yetganda, ikkilamchi elektron emissiyasi sodir bo'ladi va bir vaqtning o'zida izolyator yuzasida musbat zaryadlar qoldiradi. Bu ikkilamchi elektronlar elektr maydoni ta'sirida yana izolyator sirtini bombardimon qilib, ko'proq ikkilamchi elektronlar hosil qiladi. Bu jarayon takrorlanadi va oxir-oqibat ikkilamchi elektron ko'chkisiga olib keladi.
III. Alumina keramika uchun sirt porlashini bostirish usullari
Qattiq izolyatsion materiallarning izolyatsiyalash ko'rsatkichlarini yaxshilashning kaliti sirtdagi chayqalish kuchlanishini oshirishga intilishda ommaviy izolyatsiyalash xususiyatlarini saqlab qolishdan iborat. Mavjud mexanizmlarga asoslanib, takomillashtirishning asosiy yo'llari ikkita toifaga bo'linadi: ① Elektron ko'payishini bostirish uchun sirt ikkilamchi elektron emissiya koeffitsientini d kamaytiring; ② Yuzaki zaryadning tarqalishini tezlashtirish uchun mos oynada sirt qarshiligini loyihalash va shu bilan ortiqcha mahalliy maydon konsentratsiyasi va termal beqarorlikdan qoching. Ushbu ikkita "moddiy elektr parametrlari" yondashuviga parallel ravishda, muhandislik ko'pincha uchlik maydon kuchini kamaytirish va kanal shakllanishini kechiktirish uchun geometriya/maydon taqsimotini nazorat qilish chora-tadbirlarini qo'llaydi. Masalan, alumina keramika izolyatorlari yuzasida davriy gofrirovkalarni (yoki yivlarni) qayta ishlash o'tish masofasini oshirish, ekvipotentsial chiziqlarni tekislash, tashqi o'lchamlarni oshirmasdan uch o'tish joyidagi tangensial maydon kuchini kamaytirishi mumkin, shu bilan birga elektronning qaytish yo'llarini to'xtatib, samarali SEE kuchayishini kamaytiradi, shu bilan birga chaqnash kanalining shakllanishi va kuchlanishini oshiradi. Yangi o'tkir qirralarda mahalliy maydonni yaxshilashga yo'l qo'ymaslik uchun gofrirovkalarning tepalari yumaloq bo'lishi kerak.