圖7 是真空電弧圖像采集系統(tǒng)，在可拆式真空滅弧室中利用CCD高速攝影獲取電弧燃燒過程。因?yàn)?a href="http://www.13house.cn/application/else/05967.html">TVS 樣品中金屬屏蔽罩的保護(hù)作用，客觀上阻礙了對樣品起弧燃弧過程的直接觀察。利用可拆式真空滅弧室觸頭可更換的特點(diǎn)，換上TVS 相同樣品的觸頭和觸發(fā)針，再把觸發(fā)脈沖引到觸發(fā)針上，來再現(xiàn)TVS 樣品中的電弧過程。圖8 是獲得的燃弧過程。

        觸發(fā)小孔擊穿瞬間，觸發(fā)針上發(fā)射的電子和少量氣體等離子體先到達(dá)陰極，此時觸發(fā)電流還非常的小，如圖8a。這少量等離子體在觸發(fā)極和陰極間形成通路瞬間，續(xù)流的加入使得觸發(fā)電流得到進(jìn)一步發(fā)展，由于是正脈沖觸發(fā)，在陰極表面產(chǎn)生一些陰極斑點(diǎn)，同時產(chǎn)生更多的等離子體擴(kuò)散進(jìn)入主間隙，如圖8b。然后，主間隙通過輝光放電而開始導(dǎo)通，此時主間隙可以利用續(xù)流過程中已經(jīng)建立的陰極斑點(diǎn)，起弧相對更容易，如圖8c，這也正是選擇正極性接線方式的原因。輝光放電電流迅速發(fā)展，最后轉(zhuǎn)變成金屬蒸氣電弧,如圖8d。此時，大量的陰極斑點(diǎn)在陰極觸頭表面隨機(jī)的高速運(yùn)動，隨著電弧的燃燒，一些陰極斑點(diǎn)消失，而新的陰極斑點(diǎn)又產(chǎn)生。這些陰極斑點(diǎn)雖小，但電流密度非常的高，成為一個個金屬蒸氣的噴口。這些陰極斑點(diǎn)在起弧過程中過于密集不利于觀察，由于燃弧過程中的電磁力和內(nèi)部離子相互碰撞產(chǎn)生的氣體壓力等綜合作用之下而被驅(qū)散，在燃弧快要結(jié)束時，陰極斑點(diǎn)非常的清楚，如圖8i-l。

        在電弧的起始階段，主間隙真空空間很快地被擴(kuò)散的等離子體充滿，這里有離子化的金屬蒸氣和氫氣。等離子體擴(kuò)散到電極表面附近的空間后，電流較小時，陽極表面吸收等離子體的電子電流，而在一些大電流區(qū)域，將出現(xiàn)陽極斑點(diǎn)，這些斑點(diǎn)在陽極的形成位置很不穩(wěn)定，如圖8e- f。如果電流很大，陽極形成正離子鞘層，與等離子體連接，如圖8g- h。此時，電弧的3 個部分陰極位降區(qū)域、弧柱、陽極位降區(qū)域非常的清楚。一般地，陽極不是正離子源，在陽極附近形成的電場驅(qū)逐正離子離開陽極，形成一個充滿自由電子的空間，即陽極位降區(qū)域，伴有相應(yīng)的電壓降，當(dāng)電子流向陽極時得到加速。

        在陰極，正離子撞擊電極表面的電流只占全電流的10%，其余的都是由發(fā)射的電子產(chǎn)生。一些能量較小的離子撞擊陰極，但是當(dāng)它們撞擊陰極斑點(diǎn)時，由于陰極斑點(diǎn)面積很小，所產(chǎn)生的能量密度非常的大，所以陰極斑點(diǎn)是維持電弧的關(guān)鍵。而在陽極，所有的電流通過電子撞擊電極而產(chǎn)生。大量的電子經(jīng)陽極鞘層加速后轟擊陽極，平均電子溫度能量和電子熱形成了一股很大的能量輸入。當(dāng)電流密度很大時，一些陽極附近區(qū)域通常是邊緣，熱傳導(dǎo)不是很理想的地方，會積累足夠的熱以致產(chǎn)生金屬蒸氣。金屬蒸氣立即被高能量的電子流離子化。離子中和了發(fā)射金屬蒸氣的陽極區(qū)域附近的空間電荷，導(dǎo)致陽極壓降的急劇下降。低的電壓降引起更多的電流流入陽極的這些區(qū)域。金屬蒸氣密度的增加，導(dǎo)致等離子體中的自由電力電流密度增加，同樣能促使更多的電流流入陽極。陽極電流的增加使得陽極受熱更大，發(fā)射出更多的金屬蒸氣。這一正反饋過程導(dǎo)致在陽極斑點(diǎn)的產(chǎn)生過程中，陽極電弧的收縮，陽極斑點(diǎn)產(chǎn)生強(qiáng)烈的燃燒過程，最終導(dǎo)致陽極的破壞性融化。陽極電弧的收縮就是發(fā)展到了集聚型電弧，決定了所能承載的最大電流，除非采取一些方法來分散或者迫使陽極斑點(diǎn)快速運(yùn)動。圖8e- h，說明了此次燃弧只是形成了陽極鞘層，并沒有發(fā)展到集聚型電弧，屬于在額定開通范圍內(nèi)。

        圖8i- l 是電弧電流的消退過程，弧光逐漸消失，陰極剩下少量陰極斑點(diǎn)，繼續(xù)維持電流。當(dāng)電流趨于零時，陰極斑點(diǎn)的數(shù)量也逐漸減小直到只剩下最后一個斑點(diǎn)。最后當(dāng)這個斑點(diǎn)也消失了，電流就突然降到零，產(chǎn)生截流。截流后看主間隙電壓恢復(fù)速度與主間隙介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)速度的比較，如果前者快于后者，主間隙有可能產(chǎn)生電弧重燃，如果后者快于前者，TVS 就被關(guān)斷。

          試驗(yàn)結(jié)果表明，TVS 樣品在開通過程中起弧可靠性高，燃弧過程穩(wěn)定，在小電流過零時能夠產(chǎn)生有效的截流。