Die elektrische Festigkeit von Mehrfachunterbrechungen im Hochvakuum

Diese Arbeit untersucht die elektrische Festigkeit und das Durchschlagsverhalten von Mehrfachunterbrechungen im Hochvakuum. Grundlage ist die Durchschlagskennlinie des Vakuums mit einer anfänglichen Proportionalität zwischen Durchschlagspannung und Schlagweite und einem anschließenden Bereich mit einer degressiven Steigerung der Durchschlagspannung. Durch die Aufteilung einer großen Schlagweite in zwei oder mehrere kleinere Einzelstrecken soll die Spannungsfestigkeit erhöht werden. Ziel ist die Spannungsoptimierung von Elektrodengeometrien, um eine notwendige Voraussetzung für eine Hochspannungs-Vakuum-Schaltröhre zu schaffen. Kapitel 1 und 2 geben eine Zusammenfassung der Theorie über den Durchschlag im Hochvakuum und die technischen Grundlagen des Vakuumschaltprinzips. Betrachtungen über die zu erwartenden Verbesserungen durch Mehrfachunterbrechungen schließen daran an. In Kapitel 3 wird der Versuchsaufbau, die Meßtechnik und die verwendete Software zur numerischen Berechnung der Experimente (Finite Elemente Analyse, Netzwerksimulation) beschrieben. Experimente und Ergebnisse sind der Inhalt von Kapitel 4. Der Großteil der Messungen erfolgt an Zweifachunterbrechungen in einer gemeinsamen Vakuumumgebung. Unterschiedliche Elektrodenaufbauten, Schirmungen und Steuerungsmöglichkeiten des freien Potentials werden beschrieben. Neben den Festigkeitsuntersuchungen erfolgt eine Analyse der auftretenden Vorentladungen und die Beschreibung der Durchschlagsursachen. Messungen an einer Vierfachunterbrechung zeigen die praktische Fortführung der ermittelten Erfahrungen und Theorien. Abschließend erfolgt in Kapitel 5 eine Diskussion über die Konsequenzen der Untersuchung für den Einsatz von Mehrfachunterbrechungen im Hochvakuum. Es werden verschiedene Modelle von Hochspannungs-Vakuum-Schaltröhren präsentiert und Anregungen für weiterführende Arbeiten gegeben.