金属表面镀高分子膜对真空击穿阈值的影响

摘要

探索提高金属表面真空击穿阈值的方法,对脉冲功率技术的发展和应用具有重要意义.在金属表面电子发射理论分析的基础上,采用有限元法计算阴极杆表面电场随二极管电压的变化规律,设计了实验系统,并开展了实验研究.实验对比了在脉宽约30 ns、阴极杆与阳极筒间隙12 mm时,钛合金TC4阴极杆在不同种类高分子膜(膜厚30～60μm)下真空击穿阈值的变化情况.在表面粗糙度Rz(轮廓最大高度)为0.8μm的TC4阴极杆表面分别镀环氧树脂膜和丙烯酸膜,实验结果表明,镀丙烯酸膜阴极杆的击穿阈值约505 kV/cm,相对于不镀膜阴极杆,击穿场强提高了约20.6％;在表面粗糙度Rz为0.2μm的TC4阴极杆表面分别镀聚酰亚胺膜和聚醚醚酮膜,实验结果表明,镀聚酰亚胺膜阴极杆的击穿阈值为584 kV/cm,相对于不镀膜阴极杆,击穿场强提高了约28.1％.因此,在金属表面镀丙烯酸膜、聚酰亚胺膜可以有效提高金属表面的真空击穿阈值.