脉冲电压老炼过程中真空击穿机制演化机理

脉冲电压老炼是提高真空电极间隙击穿特性的有效方法。该文采用64/700μs冲击电压对纯铜球电极进行脉冲电压老炼试验,利用X射线光子能谱表面分析、阴极表面粗糙度及扫描电子显微镜测量,结合Fowler-Nordheim理论,分析诊断了脉冲电压老炼过程中真空击穿波形的击穿机制,并揭示真空击穿机制的演化机理。结果表明:阴极表面X射线能谱Cu峰变化对比,表面粗糙度及其突起结构和微观金属微粒分别支撑验证了老炼过程中击穿波形包含脉冲电流诱发真空击穿,场致发射诱发真空击穿和微粒诱发真空击穿3种击穿机制。脉冲电压老炼过程中存在不同真空击穿机制的演化过程,具体为:老炼起始阶段的击穿机制主要为脉冲电流诱发真空击穿和微粒诱发真空击穿;随后老炼过程由微粒诱发真空击穿主导,脉冲电流诱发真空击穿消失,场致发射诱发真空击穿逐渐增多;最终,老炼饱和阶段由场致发射诱发真空击穿与微粒诱发真空击穿共同主导。该试验结果为从击穿机制演化机理角度提升真空电极间隙击穿特性提供重要理论参考。