真空放電の可能性について

Question

いつもお世話になっております。
どなたかご教授願います。
真空チャンバー内に20P端子台(20A)を置き、その端子台に500W、単相200V
のカートリッジヒータの配線を接続します。(1Pに付きヒータ2個接続)この
時、端子台の端子間で真空放電現象は発生するでしょうか？
真空度は10分くらいでで４hPaくらいに到達します。

チャンバー容積が小さくて真空ポンプの能力がある場合（5秒くらいで1hPa
まで到達させる事ができる）で、端子間に絶縁バリアが無い端子台を使用
した時は真空放電の現象を確認できました。→電源側にピークtoピークで
４００Vのノイズとなって現れました。

真空度と端子電圧、端子間距離における真空放電の発生具合のメカニズム、
データ、解析等をご存知な方がいましたら教えて下さい。
また、ご経験者にアドバイスを承りたく思います。
よろしくお願いいたします。

Accepted Answer

気体中の放電で絶縁破壊が起こる電圧は、圧力（絶対圧）と距離の積で決ま
ります。この関係をパッシェンの法則といいます。

仮に、１気圧（常圧）において絶縁距離1mmで1000Vにぎりぎり持ち堪えてい
た場合、減圧して0.1気圧になったとすると、1000Vにぎりぎり持ち堪える
絶縁距離は、10mmということを表しています。（数値は仮の例です）

なお、超高真空ではイオン化して絶縁破壊を起こす原因となる気体原子が
希薄になるので、上記の関係とは逆に絶縁破壊し難くなります。

お問い合わせの場合は、常圧から徐々に減圧していく条件のようですので、
減圧に従って、気中放電による絶縁破壊が起こりやすくなると予測なさる
ことが適切と思います。

Answer

熱電子放出ではないでしょうか？
ヒーターの温度を上げれば真空中の抵抗は下がります。
高真空になるほど抵抗は上がります。

実際のデータからの考察が必要です。
電圧、電流、温度、真空度とパラメータ多いので、整理が必要です。

Answer

そもそも「物理学的絶対真空なら放電」は起きないので実用工学的世界の話でしょう。端子台そのもの絶縁破壊か沿面放電とか表面性状の問題で個別に実験するしかないのでは

Answer

所謂、真空管の真空度は？
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%9C%9F%E7%A9%BA%E7%AE%A1
ぐぐっても見つかりません

やっと見つけた
http://www7b.biglobe.ne.jp/~musashino_electric_works/_userdata/s1sample.pdf
10^-5～10^-8くらいらしい

本件の４hPaくらいの真空度での放電現象を探したけれど見つかりません

４ｈPaは絶対圧か？、それともゲージ圧－４ｈPaか？
真空業界の用語には２種類が存在するのでうっとおしくとも確認が必要
http://www.orionkikai-vacuum-pump.com/topics06.html

ただ、普通の真空管は真空にしただけでは無くてヒータで電極を熱すると
電極間に電流が流れます

真空管の寿命は真空管の内圧が高くなった時ではなくて
ヒータが断線したとき

つまり、真空管程度の真空度であったとしても電極が冷えていれば
電極間に電流が流れないであろうと推定可能

でも本件の場合、カートリッジヒータが真空容器内にあるのが問題か？

Answer

配線末端処理を適切におこなってあれば
200V程度だと起こりにくいと思います。（今まで経験ありません）

もちろん単相200Vがインバーターなどから供給されて高周波成分を含む場合には
コロナ放電などの別の要因が絡んできている可能性も考えられます。

真空放電の可能性について