電気は真空中では空気中でとは異なる挙動をします。ガス分子が存在しないと、絶縁、絶縁破壊電圧、およびアーク放電のルールが変わります。のためにカートリッジヒーター真空中で動作する場合、これらの電気的考慮事項は熱性能と同じくらい重要です。これらを無視すると、突然の劇的な障害が発生し、多くの場合システム全体に損害を与えます。
空気中では、その雰囲気の絶縁耐力により、導体間に一定レベルの絶縁が提供されます。大気圧では、空気は分解するまでにミリメートルあたり数千ボルトに耐えることができます。真空中ではイオン化するガス分子が存在しないため、破壊メカニズムが変化します。真空破壊は、電界放出および粒子開始プロセスによって発生します。実際、ギャップが小さい場合、耐電圧能力は空気中よりも低くなる可能性があります。
のためにカートリッジヒーター、これは端末の設計に影響します。空気中で適切に絶縁されている端子でも、真空中では、特にガスの発生や材料の変化が起こる高温ではアークが発生する可能性があります。真空カートリッジヒーター絶縁表面に沿って延長された沿面経路を使用し、{0}}絶縁表面に沿った距離を長くします-。故障を防ぎます。複雑な形状のセラミック絶縁体は、物理的なサイズを増加させることなく、実効経路長を増加させます。
の絶縁抵抗カートリッジヒーターそれ自体も影響を受けます。酸化マグネシウムは優れた絶縁体ですが、温度や真空環境によって抵抗率が変化することがあります。真空中の高温では、イオン伝導が発生し、効果的な絶縁が低下する可能性があります。不純物を最小限に抑えた高純度 MgO は、この影響を最小限に抑えます。-
もう 1 つの考慮事項は、圧力とギャップ距離の関数として破壊電圧を記述するパッシェンの法則です。大気と高真空の間の遷移領域では、-約 0.1 ～ 10 torr-の絶縁破壊電圧は、実際にはどちらの極値よりも低くなる可能性があります。もしカートリッジヒーターポンプダウンまたは埋め戻し中はこの圧力範囲で動作するため、端子の間隔と絶縁に特別な注意が必要です。{0}{0}{1}
リード線自体は真空定格を備えている必要があります。標準的なワイヤ絶縁体はガスを放出したり、破損したりする可能性があります。のためにカートリッジヒーター内部リードが真空にさらされている場合は、セラミック絶縁ワイヤまたはセラミック ビーズを使用した裸導体が使用されます。{0}接続は機械的に安全であり、緩むことなく熱サイクルに耐えられるように設計されている必要があります。
真空中では接地が重要です。あらゆる電気的障害は接地を求めますが、真空チャンバーでは、その経路は敏感な機器や計装を経由する可能性があります。適切な接地カートリッジヒーターシースとチャンバーは故障電流の安全な経路を提供します。地絡検出と遮断は、多くの場合、制御システムに組み込まれています。
経験によれば、真空中で最も一般的な電気的故障の 1 つカートリッジヒーターこれはアーク放電や絶縁破壊ではなく、抵抗線の熱疲労によって引き起こされる単純な開回路です。真空中での動作温度が高くなると、ワイヤの老化と脆化が促進されます。より大きなワイヤ直径と高級合金を使用すると、寿命が延びます。-
要約すると、電気的動作はカートリッジヒーター真空中では、材料、形状、圧力が複雑に相互作用します。信頼性の高い動作を実現するには、端子の設計から絶縁の選択、接地に至るまで、あらゆる側面を考慮する必要があります。重要なアプリケーションの場合、模擬真空条件下での電気テストにより、カートリッジヒーター設計通りに動作します。
