由可动位错引起的电场击穿成核理论

本文描述了一个模型，其中高压系统中的电击穿由阴极中可动位错群体的随机涨落引起。在该模型中，可动位错密度通常发生涨落，并因外场效应而以有限概率经历临界转变。我们认为，一旦此类转变发生，可动位错密度将确定性地增加，从而导致电击穿。模型参数化通过对来自 CERN CLIC 项目的 OFHC Cu 阴极样品进行微观分析实现，从而可将可动位错的生成与耗尽速率估计为材料初始物理状态与外加电场的函数。我们找到了平均击穿时间以及可动位错密度的准稳态概率分布的解析表达式，并使用 Gillespie 算法验证了这些结果。采用最小二乘算法将这些结果与可用的击穿速率对外加电场强度及温度依赖关系的实验数据进行拟合。考虑了物理模型部分假设变化的影响，并提出了若干验证模型的补充实验，包括考察温度、脉冲长度以及时变电场对击穿速率的影响。最后讨论了模型的应用，包括利用准静态概率分布预测击穿，以及应用模型预测改进阴极材料的预处理过程。