Untersuchungen zur Gleichspannungsfestigkeit von Kunststoff-Vakuum-Grenzflächen

Abstract:
Röntgenröhren werden derzeit mit einigen 100 kV Gleichspannung betrieben, wobei der Trend zu noch höheren Anodenspannungen geht. Zur Auslegung und Dimensionierung von Isolationssystemen bei derartigen Anwendungen ist demnach eine Abschätzung der Festigkeit der Feststoff-Vakuum-Grenzfläche bei Gleichspannungsbeanspruchung unerlässlich. Vor diesem Hintergrund wurde ein Prüfgefäß entwickelt, dessen Innenraum sich bis in den Bereich des Hochvakuums evakuieren lässt. Die Anordnung sollte eine äußere elektrische Festigkeit von mindestens 360 kV aufweisen und mit verschiedenen Elektrodenkonfigurationen ausgestattet werden können. Um Entladungseffekte optisch detektieren zu können, wurde der Außenmantel des Gefäßes aus Glas gefertigt. Mit Hilfe dieses Aufbaus wurde die elektrische Festigkeit verschiedener Kunststoff-Vakuum-Grenzflächen untersucht. Als Feststoff standen verschiedene Polymere wie Polyoxymethylen (POM), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) und Polyetheretherketon (PEEK) zur Verfügung. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse der Durchschlagsuntersuchungen bei unterschiedlichen Schlagweiten dargestellt. Anhand der gewonnenen Erkenntnisse wird insbesondere der Einfluss der Oberflächenbeschaffenheit der betrachteten Feststoffe diskutiert.