稍不均匀电场中低气压击穿的起始路径研究*

于博 梁伟 焦蛟 康小录 赵青 †

1) (电子科技大学, 信息地学研究中心, 成都 611731)

2) (上海空间推进研究所, 上海 201112)

1 引 言

本文研究所提到的稍不均匀电场的间隙是指电场不均匀系数f在2.0–4.0 (f为电场中最大场强与平均场强的比值)的电极间隙. 在低压气体击穿的研究中, f在2.0–4.0的电极是较为常见的工程研究对象, 主要涉及真空环境下的气体放电触发以及电极表面的削蚀等问题. 近年来, 尤其在空间电推进领域, 推进系统的点火性能设计常涉及到非匀强电场的低压击穿问题, 多次气体放电工况中的电极表面打火点是目前比较受关注的研究方向.

根据经典帕邢定律[1], 在无限大的两平行电极间, 临界击穿电压(能够引发击穿的电压下限, 下文均简称击穿电压)与电极间距d和间隙压强p的乘积有关, 其击穿电压曲线呈现为“U”型. 在此类工况中, 电极间的电场分布、压强分布都均匀, 间隙距离处处相等, 那么在击穿间隙的所有区域都会发生电子雪崩, 这种击穿过程可认为是一种全通道的放电过程. 然而, 在非匀强电场电极的工况中,击穿放电并非全通道放电. Golden等[2,3]首先发现非匀强电场电极下的击穿电压与汤森放电模型的预估值不一致, 认为汤森电离系数在描述非匀强电场的电离次数时, 在不同间隙位置的描述方式会存在差异, 所以对汤森第一电离系数做出了修正, 得到了与试验较吻合的结果, 这是首次发现非匀强电场工况与全通道放电工况的机……