2.2.1 場致發射擊穿

以往的大量實驗研究表明，小間隙真空的擊穿過程首先在間隙中有很小的電流（預擊穿電流）流過，該電流隨著所加電壓的升高會逐步增加，直至發生擊穿。在毫米級觸頭間隙下，擊穿場強與觸頭材料有關，大約為108V/m量級。此外，實驗發現真空度在10-8～10-5Pa范圍內時，擊穿電壓不受真空度影響。一般認為預擊穿電流來源于陰極表面的電子發射過程（Field Electron Emission-FEE）。通過實驗數據可以獲得預擊穿電流I和觸頭間隙中電場強度E的關系，它們滿足如下關系：

式中 A和B——與觸頭表面狀況有關的常數。

對陰極場致發射電流的定量研究表明，擊穿是由于陰極場致發射電流作用的結果，被稱為場致發射擊穿理論。已有的研究結果表明，場致發射主要在真空間隙d≤0.5mm的情況下對真空間隙擊穿起主導作用，但是對于觸頭間隙距離遠大于0.5mm的高電壓等級真空滅弧室，場致發射擊穿理論無法解釋其中的擊穿現象。

在以往對預擊穿過程進行的研究中發現，陰極的電子發射電流會對陽極局部區域轟擊，引起陽極材料的蒸發。更加深入的研究表明，真空擊穿是由于產生陰極場致發射電流的陰極微凸起在電場的作用下離開陰極所引起的。