5.4.2 试验分析
对三种不同电子源,ESA开展了相关对比试验。早期做了有无辐射源或自由电子源时的微放电阈值对比分析,针对不同金属镀层与不同间隙宽度的平行板结构开展了微放电阈值分析;近年来,针对辐射源与紫外光源加载两种方式与不加自由电子源的方式做了对比试验。本节将详细介绍两次对比试验。
5.4.2.1 辐射源与自由电子源的对比试验
对于不同金属镀层和具有不同间隙宽度的样品测试其微放电阈值试验,对阈值测量是在使用和不使用辐射源或自由电子源(该自由电子源由放置在真空系统中的高压冷阴极产生)两种情况下测出的。为防止其他干扰因素,需逐一进行5项不同的测量,下面详细介绍测试过程与结果,具体测试数据见汇总表5-3。
表5-3 有无辐射源或自由电子源时测量的微放电阈值
续表
1.先用自由电子源,再用辐射源
为确定用自由电子源或用辐射源提供自由电子时微放电阈值的变化,测量过程中先用自由电子源,后用辐射源。
(1)测量没有自由电子或者辐射源时的微放电阈值;
(2)测量仅有自由电子源时的微放电阈值;
(3)测量仅有辐射源时的微放电阈值。
测试结果为:
对所有5个测试样品,再加上自由电子源后其微放电阈值出现下降,对金和银测试样品,降低3 dB多,对铝和Alodine所观察到的阈值下降要小得多。
2.先用放射源,再用电子源
为确定用自由电子源或用放射源提供自由电子对微放电阈值的影响,这个试验先用放射源,再用电子源。
(1)在没有自由电子或放射源的情况下测量微放电阈值;
(2)在仅有放射源的情况下测量微放电阈值;
(3)同时加上放射源和自由电子源情况下测量微放电阈值。
测试结果为:
在所有4个试验测试中,当加上放射源时,观察到阈值下降很多。在测试2(a)中,不可能达到没有辐射源时的实际微放电阈值,所观察到的辐射源和自由电子源之间的差别在试验精度范围内。
3.先加自由电子源,再去掉
为确定自由电子源对微放电阈值的影响,本测试把测试1和测试2次序倒过来,在本测试中把无自由电子时的阈值作为参考阈值,即完成无自由电子时的阈值测试后再进行其他测试。
(1)测量仅有自由电子源时的微放电阈值;
(2)测量不加自由电子源或辐射源时的微放电阈值。
测试结果为:
去掉自由电子时微放电阈值稍有提高。对于银样品,其差值为1 dB,与1中测试结果有差别。
4.先用辐射源,再用自由电子源
为确定无额定自由电子或有辐射源对微放电阈值的影响,试验先用辐射源,再用自由电子源。
(1)只有辐射源的情况下测量微放电阈值;
(2)没有辐射源或自由电子源的情况下,测量微放电阈值;
(3)测量有自由电子源时的微放电阈值。
测试结果为:
在移除辐射源时微放电阈值增加2 dB。有辐射源和有自由电子源时微放电阈值有差别,可能是由于状态变化引起的。
5.辐射源与自由电子源的对比
(1)测量仅有辐射源时的微放电阈值;
(2)测量仅有自由电子源时的微放电阈值。
测试结果为:
对Alodine样品,发现用自由电子源比用辐射源的阈值下降3~4 dB,而用铜样品时,两种源的差距不大,推测可能是Alodine测试试验中状态不对。
观察以上5组试验结果,可以得出以下结论:
(1)对于银、金、铜和Alodine样品,测出了存在自由电子源时微放电阈值下降,金和铜的阈值下降最多,而铝的变化最小。
(2)对于小间隙样品,有无自由电子源的阈值差别最大。
5.4.2.2 辐射源与紫外光源的对比试验
对平行板结构同时采用辐射源(锶-90)和紫外光源时出现了不同的放电阈值。三组测量的测试结果如表5-4所示,最大差距为1 100 W、1 500W,即差距为1.35 dB。
表5-4 采用辐射源与紫外光源对三种不同样品测试对比
测试三种不同的样品时(见图5-20),样品需要三次放置,辐射源与紫外光源还需要分别单独放置,有可能放置有区别导致测试阈值有区别。两种阈值有差距:样品A差距为800/700=1.143(0.58 dB),样品B差距为1 500/1 100=1.36(1.35 dB),C样品功率加到5 300W时仍然没有微放电发生,不确定放置是否有影响。
图5-20 辐射源与紫外光源测量微放电阈值
(它们有差别,这种差别可能与两种电子源的能谱有关系,前者有高达2 500 MeV的持续能谱,后者能谱主要在0.63 eV)