В резко-неоднородном поле размеры области, занятой разрядом, могут быть меньше длины промежутка, и она располагается вблизи электрода с малым радиусом закругления. Такой разряд называется коронным разрядом. Если он ограничен только лавинной стадией, то это - лавинная корона, если переходит в стримерную стадию, то это - стримерная корона. Космическое излучение не единственный источник свободных электронов в воздухе. Свободные электроны могут образоваться на поверхности электродов под действием, например, термоэлектронной эмиссии, – это когда быстрые электроны, обладающие высокой кинетической энергией преодолевают притяжение ионов, образующих кристаллическую решетку металла и инжектируются в объём. При подаче на электрод высокого отрицательного напряжения электрон способен самостоятельно инжектироваться в межэлектродный промежуток, т.к. высокая напряжённость поля понижает потенциальный барьер выхода электрона из металла, увеличивая, тем самым, термоэлектронную эмиссию. Это явление носит название автоэлектронной эмиссии. Также электрон может быть «выбит» с поверхности электрода ионом. Кроме этого электрон может покинуть электрод в результате фотоионизации или взаимодействия с возбуждённым атомом.
Свободный электрон разгоняется в электрическом поле. В том случае если он перед столкновением успевает набрать энергию достаточную для ионизации нейтральной частицы, называемую энергией ионизации, то при столкновении происходит рассеяние с ионизацией. После ионизации в объёме присутствуют уже два электрона и положительный ион. Теперь в объёме находится два свободных электрона, для которых процесс повторяется. Данный процесс носит название электронной лавины. В однородном электрическом поле происходит экспоненциальный рост плотности свободных электронов n = n0∙eαd. Коэффициент a называется коэффициентом ударной ионизации. Для примера в воздухе при нормальных условиях a = 18 cм-1 при напряжённости поля 30 кВ/см. Если процесс образования лавин проходит в сильно неоднородном поле, спадающем от электрода, то по мере продвижения лавины в объем, она может затухнуть. Поэтому процессы ионизации газа носят локальный характер.
Хотя в газе и присутствует внутренний источник ионизации, но на ранней стадии лавинного пробоя переход к самостоятельной форме разряда не происходит, поскольку для образования лавины необходим первичный электрон, образуемый внешним источником. Для перехода к самостоятельной форме разряда необходимо образование вторичных электронов. В электронной лавине, как отмечалось выше, кроме электронов также образуются положительные ионы, которые двигаются к катоду и способны выбить из него электрон, необходимый для образования новой лавины. В случае если ионы, образовавшиеся из одной лавины, выбивают, в среднем, более одного электрона из катода начинается многолавинный процесс, и тогда наступает фаза самостоятельного разряда.
3. Описание экспериментальной установки
Внимание! Работа связана с высоким напряжением.
Стенд с экспериментальной установкой (рис.3.1) предназначен для получения кривой Пашена в воздухе. Экспериментальная установка состоит из следующих блоков и систем (рис. 3.2):
1. Экспериментальный сосуд (1, рис.3.1) представляет собой прямоугольный ящик из плексигласа (рис.3.3.3), в котором расположена система электродов (игла над плоскостью). На верхний электрод-«игла» подается высокое напряжение, нижний электрод «заземлен» через систему измерения тока. Межэлектродное расстояние может изменяться по желанию экспериментатора и обычно составляет примерно 1 см.
Рисунок 3.3.3. Экспериментальная кювета. 1 - разъём для подключения высокого напряжения с резьбой для изменения межэлектродного расстояния, 2 - электрод-игла, 3 - заземлённый плоский электрод, 4 - штуцер для подсоединения шланга форвакуумного насоса.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.