Hallöchen, Laut Wikipedia liegt die Durchbruchspannung im idealem Vakuum bei etwa gigantischen 10^12 MV/m (= 10^18V/m) Bei "High-Vacuum" sinds laut wiki "nur" etwa 30MV/m. Laut Grafik rechts im Bild hat man sogar bei 10^-4 Torr nur etwa 10MV/m und die Kurvensteigung faellt hier schon deutlich ab. Wuerde ich der Grafik jetzt imaginaer folgen gings da ja noch ewig weiter bis ich an den in wikipedia angegebenen 10^18V/m ankaeme. Wo liegt da der Haken? Gibt es da noch einmal einen Sprungartigen anstieg der Durchbruchspannung nahe dem totalen Vakuum oder woher kommt diese extreme Zahl auf Wikipedia? Danke fuer ein paar Aufklaerende Worte von denjenigen die sich damit schon mehr beschaeftigt haben. ;) LG
Angehängte Dateien:
-
dielectric.png
100 KB
:
Bearbeitet durch User
Da klickst Du einfach mal auf die 10^12 in dem Wikipedia-Text. Ich habe, bevor ich das getan habe, auch geraten, dass das wohl mit Quanteneffekten zu tun hat.
Ich würde sagen: Die Durchbruchspannung in hohem und idealem Vakuum liegt bei 0. Denn so bald ein Elektron auf einer Seite vorhanden ist, fliegt es zur gegenüberliegenden Seite ganz ohne Behinderung (siehe Elektronenröhre), wie in einem optimalen (Supra-)Leiter. Der einzige "Widerstand" den ein Vakuum-Strecke dem Stromfluss entgegensetzt, ist die Austrittsarbeit der Elektronenn aus der Elektrode. Bei Kupferplatten halt höher als bei Nadelspitzen und bei bariumbeschichteten Drähten besser und bei Glühkathoden nahe 0.
Hi, Renato, > Wo liegt da der Haken? Gibt es da noch einmal einen Sprungartigen > anstieg der Durchbruchspannung Nein, es gibt keinen Sprung. Nur mehr oder weniger Gasmoleküle, die sich ionieren lassen - beispielsweise, weil die hohe Spannung ihnen die Elektronen entreißt - und dann elektrische Ladung transportieren. Ciao Wolfgang Horn
MaWin schrieb: > Ich würde sagen: Die Durchbruchspannung in hohem und idealem Vakuum > liegt bei 0. Wie das Wort "Durchbruchspannung" schon sagt, setzt die Angabe solch einer Größe voraus, dass da irgendetwas durchbricht. Bei einem Durchbruch baut sich eine Plasmastrecke auf, die dann gut leitet, insbesondere wesentlich besser als das Medium in dem Zustand vorm Durchbruch. Irgendwelche einzelnen Elektronen, die sich da auf den Weg machen, zählen sicher nicht dazu. Wenn du mal mit Röhren gearbeitet hättest, solltest du das wissen.
Wolfgang schrieb: > Irgendwelche einzelnen Elektronen, die sich da auf den Weg machen, > zählen sicher nicht dazu. Wenn du mal mit Röhren gearbeitet hättest, > solltest du das wissen. Nun, man kann auch im UHV einen recht kräftigen Elektronenstrom erzeugen. Wir haben das benutzt, um von unseren Siliziumproben das Siliziumoxyd "abzudampfen".
Wichtig ist an dieser Stelle sicherlich, dass man ein Strom Kriterium wählt, auf das man sich bezieht. Wikipedia ist da schmerzlos und schmeißt viele Quellen in einen Topf. Im Hochvakuum ionisierte Ladungen bilden einen winzigen Strom im Vergleich zum Durchbruch in Luft oder durch einen Isolator, bei dem das Material selbst zerstört wird. Weiterhin spielt die Geometrie im Vakuum DIE entscheidende Rolle. Mit einer punktförmigen Anode und einer kugelförmigen Kathode um die Anode herum (im UHV), könnte man bspw. das Feld an der Kathode stark abschwächen. An der Anode hingegen wäre das Feld sehr viel höher. Hier treten aber keine Elektronen durch Feldemission aus. Es kommt zu einer sehr hohe Feldstärke an der Anode. Spannung ist hier i.Ü. auch das falsche Wort.
Harald W. schrieb: > Nun, man kann auch im UHV einen recht kräftigen Elektronenstrom > erzeugen. Das hat aber nichts mit "Durchbruchspannung" zu tun. Sonst könntest Du auch behaupten, Vakuum hätte eine Durchbruchspannung von 100V/mm, weil ja Elektronenröhren mit 100V Anodenspannung (und weniger) schon funktionieren. MaWin schrieb: > Denn so bald ein Elektron auf einer Seite vorhanden ist, fliegt es zur > gegenüberliegenden Seite ganz ohne Behinderung (siehe Elektronenröhre), > wie in einem optimalen (Supra-)Leiter. Du kannst komisches Zeug erzählen, wenn der Tag lang ist.
MaWin schrieb: > Ich würde sagen: Die Durchbruchspannung in hohem und idealem Vakuum > liegt bei 0. > > Denn so bald ein Elektron auf einer Seite vorhanden ist, fliegt es zur > gegenüberliegenden Seite ganz ohne Behinderung (siehe Elektronenröhre), > wie in einem optimalen (Supra-)Leiter. Sobald ein Elektron vorhanden ist ist die Durchbruchspannung aber schon überwunden. Das gilt ganz unabhängig vom Medium.
Timm T. schrieb: > Du kannst komisches Zeug erzählen, wenn der Tag lang ist. Deinem Geschwätz nach liegt die Durchbruchspannung von Kupfer bei der Spannung, ab der so viel Strom fliesst, dass der Draht durchschmilzt^Wbricht. Da im Vakuum Strom fliessen kann, ist Vakuum ein Leiter. Im absoluten (theoretischen) Vakuum gibt es nichts ionisierbares, also kein Plasma und keine Art der spontanen Ladungsträgererzeugung ausser den Elektronen aus den Elektroden. Michael K. schrieb: > Sobald ein Elektron vorhanden ist ist die Durchbruchspannung aber schon > überwunden. Daher weise ich auf die Austrittsarbeit an den Elektroden hin.
MaWin schrieb: > Daher weise ich auf die Austrittsarbeit an den Elektroden hin. Und genau das wäre dann doch die gesuchte Durchbruchspannung ;)
Wolfgang schrieb: > Irgendwelche einzelnen Elektronen, die sich da auf den Weg machen, > zählen sicher nicht dazu. Wenn du mal mit Röhren gearbeitet hättest, > solltest du das wissen. Du nennst eine Gleichrichterröhre also einen idealen Isolator? Nicht nur Plasma leitet Strom. Emittierte Elektronen sind quasi "Strom pur".
Bitte nach Paschenkurve zu googeln, da wird das Thema erschöpfend behandelt.
ths schrieb: > Bitte nach Paschenkurve zu googeln, da wird das Thema erschöpfend > behandelt. Nein, du hast die Frage nicht verstanden. Hier geht es um den schmalen Bereich bei von < 0.001 [Torr cm] wo deine Paschenkurve gar nicht hinkommt.
MaWin schrieb: > Da im Vakuum Strom fliessen kann, ist Vakuum ein Leiter. Ich will auch das Zeug, das Du da rauchst! Stimmt, Vakuum ist ein Leiter. Nur Leiter kein elektrischer. Den Leiter fehlt ihm eine entscheidende Eigenschaft eines elektrischen Leiters: Die freien Ladungsträger. Tja, nun kann man ja in das Vakuum Elektronen und Ionen entlassen, damit Strom fließt. So bei Vakuumfunkröhren. Und beim Sputtern. Nur Leiter, Leiter ist das Vakuum mit Anwesenheit dieser Ladungsträger genaugenommen kein Vakuum mehr. Aber mach Dir nichts draus. Wie heißt nochmal das Zeug, das Du da rauchst?
Wenn man es verstanden hat, ist es einfach. Wenn man es nicht verstanden hat, überlegt man weiter. Die Formel zum Schwinger-Limit ist ein bisschen wie ein das Integral zum Masse-Energie-Äquivalent geteilt durch etwas Räumliches oder Flächiges. Prinzipiell leitet Hochvakuum gar nichts, alle Vorredner, die hervorragende Isolationseigenschaften isolieren konnten behalten Recht. Keine freien Ladungsträger bedeutet reine Elektronenströme und die bekommt man nun mal mit aufmunternden Worten nicht hin, sondern ordentlicher Motivation mit viel Spannung(, Spiel und Kokarde). Röhren gehen, weil da was glüht und Wärme schon mal bisschen am soliden Gitter rüttelt und ein paar verschlafene Elektronen den Schritt zurück der übrigen nicht mitbekommen. Zum Schluss sagt die 10^12 (MV/m oder 10^18V/m) nur, dass es ab da nicht mehr fein linear zugeht. Das Feld hat seine maximale Stärke erreicht und nun machts halt nicht-linear weiter. Das ist eine Frage von Masse (des Elektrons), der Lichtgeschwindigkeit und bisschen Geometrie. Von un an brauchts auch keine Glühleistung mehr und es leuchtet auch nichts (weil keine Atome dazu angeregt würden). Röntgenbremsstrahlung vielleicht, das wär' 'ne Option.
:
Bearbeitet durch User
Boris O. schrieb: > Keine freien Ladungsträger bedeutet > reine Elektronenströme und die bekommt man nun mal mit aufmunternden > Worten nicht hin, sondern ordentlicher Motivation mit viel Spannung(, Bei kleinen Abständen geht das auch mit kleinen Spannungen. Das ganze nennt man dann Tunneleffekt und das nutzt man in RTMs.
Harald W. schrieb: > Boris O. schrieb: > > Keine freien Ladungsträger bedeutet reine Elektronenströme und die > bekommt man nun mal mit aufmunternden Worten nicht hin, sondern > ordentlicher Motivation mit viel Spannung(, > > Bei kleinen Abständen geht das auch mit kleinen Spannungen. > Das ganze nennt man dann Tunneleffekt und das nutzt man in RTMs. Und bei den kleinen Abständen ist Vakuum dazwischen?
BB84 schrieb: > Und bei den kleinen Abständen ist Vakuum dazwischen? Der Begriff "Vakuum" ist eine Frage der Definition. Üblicher Weise meint man damit einen Druck der signifikant geringer ist als der Umgebungsdruck. Bei einem RTM hat man entweder ein Vakuum (in welchem Bereich eigentlich?) oder Luft. Für ein REM ist ein Hochvakuum (<< 1mBar) nötig (? zumindest bei unserem REM ist das der Fall. Das hat ne Turbo dran und geht in einen Bereich um die 1.0e-6 Torr runter)
Basti schrieb: > Aprilscherze? Vakuum ein idealer Leiter? In einem Elektronikforum? Als Aprilscherz? Ich hätte nicht gedacht, dass das funktionieren würde... :)
M. K. schrieb: > Bei einem RTM hat man entweder ein Vakuum (in welchem Bereich > eigentlich?) oder Luft. Will man Siliziumoberflächen untersuchen, geht das nur im UHV. Denn unter Lufteinfluss kann man nur das sich sofort bildende Siliziumdioxyd scannen.
Harald W. schrieb: > Will man Siliziumoberflächen untersuchen, geht das nur im UHV. UHV (< 1.0e-9 Torr)? Sicher? Das müsste doch auch "problemlos" im HV (ich denke dabei an ca. 1.0e-6 Torr) gehen, oder? Klar, ist auch vom zu untersuchenden Material abhängig.
:
Bearbeitet durch User
M. K. schrieb: > Harald W. schrieb: >> Will man Siliziumoberflächen untersuchen, geht das nur im UHV. > > UHV (< 1.0e-9 Torr)? Sicher? Das müsste doch auch "problemlos" im HV > (ich denke dabei an ca. 1.0e-6 Torr) gehen, oder? > Klar, ist auch vom zu untersuchenden Material abhängig. Unser Meßgerät zeigte mBar an. So ca. 10 E-12...10E-15. Jenachdem wie lange das Ausheizen der ganzen Apparatur (Tisch mit ca. 2x2m) her war. Aber auch unter diesen Bedingungen bildete sich in einer Woche o.ä. eine neue Oxydhaut. Immerhin konnten wir mit dem RTM einzelne (Silizium-)Atome erkennen.
OK, so tief kommt unser REM (RTM haben wir nicht) nicht runter (ist lediglich O-Ring gedichtet, bei 7e-9 Torr, ca. 1.0e-8 mBar, ist da praktisch Schluss) aber auch damit lassen sich schon Atome sichtbar machen.
M. K. schrieb: > OK, so tief kommt unser REM (RTM haben wir nicht) nicht runter (ist > lediglich O-Ring gedichtet, bei 7e-9 Torr, ca. 1.0e-8 mBar, ist da > praktisch Schluss) aber auch damit lassen sich schon Atome sichtbar > machen. Hmm, typisch für REMs(hatten wir auch) ist eine Auflösung von 1...10nm. Unser RTM war nochmal um den Faktor 10....100 besser. Die Vacuum-Anlage dafür war auch deutlich aufwändiger. Die Dichtung wurde übrigens mit speziellen Kupferringen gemacht. Wechsel der Proben lief über eine Schleuse
Genaue Ahnung hab ich davon nicht, kann mich nur darauf verlassen was mir der entsprechende Ing an der Hochschule dazu erzählt hat bzgl. Auflösungsvermögen (klar, genau kann man die Atome nicht sehen aber man kann sie schon "erahnen") und was ich gesehen habe, hab da auch schon Teile getauscht und die Kammer war/ist ORing-gedichtet (z.B. Kabeldurchführungen). Da geht nicht wesentlich mehr als e-9 Torr. (ich mein, bin mir aber nicht sicher, es war/ist ein Tescan-REM dass die Hochschule hat). Es kommt wahrscheinlich auch auf die Varianten an. An der Hochschule, was ich nur als Minijob habe, mache ich primär Elektronikentwicklung. Bei meinem Hauptjob kümmer ich mich um Implantationsanlagen. Die sind mit dem e-6er Torr-Bereich zufrieden. Reicht ja auch für einen Quasi-Sandstrahler :D
Harald W. schrieb: > M. K. schrieb: > > Bei einem RTM hat man entweder ein Vakuum (in welchem Bereich > eigentlich?) oder Luft. > > Will man Siliziumoberflächen untersuchen, geht das nur im UHV. > Denn unter Lufteinfluss kann man nur das sich sofort bildende > Siliziumdioxyd scannen. Was ich meinte ist folgendes: Hier geht es um Durchbruchspannung im Vakuum. Dabei geht es doch nicht um Tunnelströme, denn diese hängen quasi nicht vom Umgebungsdruck ab.
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.