铜电极在低温高场调节中的表面与次表面改性
加速器物理
2025-06-03 v2 材料科学
等离子体物理
摘要
为了研究调节和保场能力对温度的依赖性，三对铜电极在保持于单一温度下（每组温度不同，分别为 300 K、30 K 和 10 K）进行了直流 (DC) 脉冲高压调节，直到找到每组的饱和场。在低温下调节的电极组显示出保场能力的显著提高，在数千万次脉冲后达到了高达 147 MV/m 的场强，且击穿 (BDs) 极少。我们将此解释为调节效应是由高场脉冲而非暴露于 BDs 引起的证据。通过高分辨率显微镜研究了温和与冷调节的效果，根据形态表征了阳极和阴极上的 BD 斑点，并利用扫描透射电子显微镜 (STEM) 分析了次表面区域的变化。在低温调节的阴极表面上发现了非典型的 BD 斑点特征，具有星形的极浅坑。非典型斑点的数量随温度降低而增加，在 30 K 和 10 K 时分别占斑点总数的 26% 和 53%。本文还提出了解释这些特征形成的假设。详细介绍了阳极和阴极 BD 斑点截然不同的形态，表明存在一种未知的屏蔽机制阻止了阳极斑点中心的熔化。这些结果为 BD 起始和极间等离子体形成的定量理论和模型的发展提供了重要的实验输入。
引用
@article{arxiv.2403.03198,
title = {Surface and sub-surface modifications of copper electrodes exposed to high-field conditioning at cryogenic temperatures},
author = {Marek Jacewicz and Iaroslava Profatilova and Piotr Szaniawski and Inna Popov and Yinon Ashkenazy and Sergio Calatroni and Walter Wuensch},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.03198},
year = {2025}
}