Sì, può verificarsi un arco nel vuoto. Questo fenomeno, noto come arco nel vuoto, può verificarsi quando le superfici degli elettrodi metallici a contatto con un buon vuoto iniziano a emettere elettroni per riscaldamento (emissione termoionica) o in presenza di un campo elettrico sufficientemente forte da causare l'emissione di elettroni di campo.
Meccanismo di formazione dell'arco a vuoto:
- Iniziazione: Il processo inizia quando gli elettrodi metallici in un ambiente sotto vuoto emettono elettroni. Ciò può avvenire attraverso due meccanismi principali: l'emissione termoionica, in cui il riscaldamento degli elettrodi provoca l'emissione di elettroni, e l'emissione di elettroni di campo, in cui un forte campo elettrico sulla superficie dell'elettrodo provoca l'emissione di elettroni.
- Mantenimento: Una volta innescato, l'arco a vuoto può persistere grazie all'energia cinetica acquisita dalle particelle liberate dal campo elettrico. Queste particelle ad alta velocità si scontrano con le superfici metalliche, riscaldandole e creando un punto catodico incandescente. Questo punto libera altre particelle, sostenendo l'arco. A correnti elevate, si può formare anche una macchia anodica incandescente, che contribuisce al mantenimento dell'arco.
Applicazioni degli archi a vuoto:
- Tubi sottovuoto e interruttori ad alta tensione: La scarica elettrica nel vuoto è fondamentale per il funzionamento di alcuni tipi di tubi a vuoto e di interruttori ad alta tensione, dove la formazione e la gestione controllata degli archi a vuoto sono essenziali.
- Forni ad arco sottovuoto: Sono utilizzati per la fusione di metalli refrattari e per la produzione di leghe speciali resistenti alla corrosione e al calore. L'ambiente sottovuoto consente di raggiungere temperature elevate (fino a 3700 °C) e di ridurre la contaminazione da parte dell'aria esterna, migliorando la purezza dei metalli.
- Rifusione ad arco sotto vuoto (VAR): Questo processo prevede la rifusione continua di un elettrodo consumabile per mezzo di un arco sotto vuoto. Viene utilizzato per raffinare metalli e leghe, riducendo le impurità e migliorandone la qualità, soprattutto per i componenti ad alta resistenza e resistenti alla temperatura.
Arco termoionico sotto vuoto (TVA):
È un nuovo tipo di sorgente di plasma che genera un plasma contenente ioni con energia diretta. Le scariche TVA sono innescate in condizioni di alto vuoto tra un catodo riscaldato e un anodo. Il fascio di elettroni accelerati riscalda il materiale dell'anodo, generando una scarica che può essere utilizzata in varie applicazioni che richiedono plasmi ad alta energia.
In sintesi, gli archi a vuoto non solo sono possibili, ma sono anche parte integrante di vari processi e apparecchiature high-tech, che sfruttano le proprietà uniche degli ambienti a vuoto per raggiungere obiettivi tecnologici specifici.
