2.2.1 場(chǎng)致發(fā)射擊穿

以往的大量實(shí)驗(yàn)研究表明，小間隙真空的擊穿過(guò)程首先在間隙中有很小的電流（預(yù)擊穿電流）流過(guò)，該電流隨著所加電壓的升高會(huì)逐步增加，直至發(fā)生擊穿。在毫米級(jí)觸頭間隙下，擊穿場(chǎng)強(qiáng)與觸頭材料有關(guān)，大約為108V/m量級(jí)。此外，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)真空度在10-8～10-5Pa范圍內(nèi)時(shí)，擊穿電壓不受真空度影響。一般認(rèn)為預(yù)擊穿電流來(lái)源于陰極表面的電子發(fā)射過(guò)程（Field Electron Emission-FEE）。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以獲得預(yù)擊穿電流I和觸頭間隙中電場(chǎng)強(qiáng)度E的關(guān)系，它們滿足如下關(guān)系：

式中 A和B——與觸頭表面狀況有關(guān)的常數(shù)。

對(duì)陰極場(chǎng)致發(fā)射電流的定量研究表明，擊穿是由于陰極場(chǎng)致發(fā)射電流作用的結(jié)果，被稱為場(chǎng)致發(fā)射擊穿理論。已有的研究結(jié)果表明，場(chǎng)致發(fā)射主要在真空間隙d≤0.5mm的情況下對(duì)真空間隙擊穿起主導(dǎo)作用，但是對(duì)于觸頭間隙距離遠(yuǎn)大于0.5mm的高電壓等級(jí)真空滅弧室，場(chǎng)致發(fā)射擊穿理論無(wú)法解釋其中的擊穿現(xiàn)象。

在以往對(duì)預(yù)擊穿過(guò)程進(jìn)行的研究中發(fā)現(xiàn)，陰極的電子發(fā)射電流會(huì)對(duì)陽(yáng)極局部區(qū)域轟擊，引起陽(yáng)極材料的蒸發(fā)。更加深入的研究表明，真空擊穿是由于產(chǎn)生陰極場(chǎng)致發(fā)射電流的陰極微凸起在電場(chǎng)的作用下離開(kāi)陰極所引起的。