El rendimiento del aislamiento en vacío de los electrodos de metal depende tanto de la condición de la superficie como de las propiedades del material, pero sus roles específicos en el proceso de ruptura siguen siendo poco claros. El objetivo de este estudio es aclarar los roles específicos de estos factores en las características de ruptura en vacío de los electrodos de metal bajo pequeñas separaciones. Para identificar los parámetros materiales clave que afectan la ruptura, se simplificó y resolvió analíticamente un modelo de conducción de calor de micro-protrusiones en el cátodo. Para validar el modelo, se realizaron experimentos de ruptura en vacío en cinco metales (Cu, Cr, Ti, Fe y W) para medir el voltaje de ruptura y la densidad de corriente de emisión crítica en el momento de la ruptura (Jb). Los resultados experimentales validan parcialmente el modelo y muestran que el efecto Nottingham impacta significativamente en Jb. Este efecto se ajustó además utilizando datos experimentales, y el modelo se refinó en consecuencia. Los resultados muestran que, en este estudio, la condición de la superficie tiene una mayor influencia en el voltaje de ruptura que las propiedades del material. Materiales con un campo de ruptura local bajo aún pueden alcanzar un alto voltaje de ruptura si el factor de mejora del campo de la superficie es bajo. La conductividad eléctrica, la conductividad térmica y el punto de fusión son factores clave que afectan las características de ruptura en vacío bajo condiciones de pequeñas separaciones. Además, basándose en el modelo teórico y los datos experimentales, se propone una combinación de parámetros materiales correlacionada con Jb.
Li et al. (Mon,) estudiaron esta cuestión.
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