Автоматизация процесса выбора параметров импульсной обработки электродов при изготовлении электровакуумных приборов

• Автор: Емельянова, Екатерина Александровна
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Орел
• Количество страниц: 185 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 ОБЗОР МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ИССЛЕДОВАНИЙ ИМПУЛЬСНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ ВАКУУМНОЙ ИЗОЛЯЦИИ ЭВП

1.1 Специфика задач и методов исследования

1.1.1 Общая характеристика проблемы повышения электрической прочности вакуумной изоляции при изготовлении ЭВП

1.1.2 Импульсный электрический пробой в вакууме

1.1.3 Исследования импульсной электрической прочности вакуумной изоляции в электровакуумном производстве

1.1.4 Подходы к моделированию процесса инициирования импульсного пробоя в вакууме

1.1.5 Вычислительный эксперимент

1.2 Обзор методов и средств автоматизации научных исследований

1.2.1 Научное исследование как объект автоматизации

1.2.2 Обобщнная структура систем автоматизации научных исследований
1.2.3 Существующие системы автоматизации научных исследований
1.3 Постановка задачи
2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ИССЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ ВАКУУМНОЙ ИЗОЛЯ1 ЩИ ЭВП
2.1 Формализация процесса исследования
2.1.1 Модель процессов
2.1.2 Модель объектов
2.2 Численное моделирование
2.2.1 Модель джоулева инициирования импульсного пробоя в вакууме
2.2.2 Численное решение
2.3 Вычислительные алгоритмы
2.3.1 Моделирование вакуумного пробоя
2.3.2 Анализ результатов вычислительного эксперимента
2.3.3 Верификация вычислительных алгоритмов
2.4 Методика оценки импульсной электрической прочности вакуумной изоляции при изготовлении ЭВП
3 РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ АСИИ ИМПУЛЬСНОЙ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ ВАКУУМНОЙ ИЗОЛЯЦИИ
3.1 Структурная модель
3.2 Организация диалога пользователя с АСНИ
3.3 Информационная база автоматизированной системы
4 ПРИМЕНЕНИЕ АСНИ В ЗАДАЧАХ ПОВЫШЕНИЯ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ ВАКУУМНОЙ ИЗОЛЯЦИИ ЭВП
4.1 Качество поверхности катода
4.2 Электрическая прочность
4.3 Метод повышения электрической прочности
4.4 Оценка эффективности автоматизации исследований импульсной электрической прочности вакуумной изоляции при производстве ЭВП 6 ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Общей тенденцией развития вакуумной микроэлектроники, ставшей особенно заметной в последние годы, является постоянная разработка новейших конструкций и технологий изготовления все более низковольтных и миниатюрных автоэлектронных приборов []. Электровакуумное производство отличается большим разнообразием технологических процессов и методов, материалов и оборудования. Среди основных задач электровакуумного производства выделяют: повышение технического уровня и надежности электровакуумных приборов, улучшение эксплуатационных характеристик []. Вопросы повышения качества и надежности электровакуумных приборов (ЭВП) относятся к числу важнейших. Однако долгое время ЭВП считались наименее надежными элементами радиоэлектронной аппаратуры (РЭА). РЭА []. При производстве вакуумных блоков «Окунь» и «Филин» для электрооптических приборов из-за низких прочностных характеристик доля качественных изделий составляет соответственно % и % []. Повышение надежности ЭВП обеспечивается проведением обширных теоретических и экспериментальных исследований. Одним из направлений повышения надежности ЭВП является эксплуатационное, заключающееся в оптимизации электрических режимов приборов, методах повышения пониженной электрической прочности и вакуума в ЭВП, а также выявлении и отбраковке потенциально ненадежных приборов. Применение эксплуатационных методов повышения надежности ЭВП обеспечивает заметное сокращение отказов РЭА, снижает трудоёмкость и периодичность профилактических осмотров аппаратуры и облегчает её эксплуатацию. Кроме того, существенно снижаются эксплуатационные расходы на замену ЭВП и повышается их готовность после длительного хранения. Электрическая прочность является одним из важнейших параметров высоковольтных электровакуумных приборов. Электрическая прочность определяется напряжением, которое ЭВП выдерживает длительное время без электрического пробоя []. Электрическая прочность Екр — это напряжённость однородного электрического поля, при которой наступает пробой диэлектриков. На практике проблема электрической прочности вакуумных промежутков часто решается эмпирически и такими дорогостоящими способами, как увеличение размеров вакуумных промежутков, использование специального материла для изготовления электродов, применение трудоёмкой технологии обработки поверхности, создание сложных электронных схем защиты оборудования [7]. В электровакуумных приборах при малой электрической прочности могут проявляться дефекты вида «пробой». Изоляторы, применяемые в ЭВГ1, обладают очень высокой электрической прочностью: пробивная прочность вакуума составляет кВ/мм []. Следовательно, теоретически между электродами, разделенными 5 мм вакуумным промежутком, можно подавать напряжение порядка 0 кВ, не опасаясь возникновения пробоя. Однако практически пробивное напряжение зависит от технологии изготовления и режимов эксплуатации приборов, в разных образцах приборов одного и того же типа пробивное напряжение не одинаково. Вакуум широко применяется в качестве изоляции в таких приборах высокого напряжения, как рентгеновские трубки, электронные микроскопы, мощные вакуумные разрядники, и т. Для некоторых приборов, таких как вакуумные диоды с оксидными катодами, пробой промежутка почти всегда приводит к повреждению катода. При пробое вакуум становится настолько хорошим проводником, что пробивной ток ограничивается только сопротивлением внешних цепей, а сопротивление самого прибора при этом практически оказывается равным нулю. Для улучшения рабочих характеристик электроды вакуумного промежутка подвергают предварительной обработке, способы которой зависят от материала электродов, сложности и размера их поверхности, от значения длительности рабочего напряжения, требований к качеству изоляции [8]. Механическая обработка позволяет получать поверхности с малыми неровностями, но создаёт аморфный слой с остатками карбидов и абразивных материалов, продуктов химических реакций и загрязнений. Механическую обработку завершают очисткой, обезжириванием, промывкой и ультразвуковой обработкой электродов []. После установки на рабочее место электроды подвергают обезгаживанию продолжительным нагревом [, ].