Этот результат имеет наглядный физический смысл. Плотность ионов в следе лавины растет с расстоянием х от катода в соответствии с законом размножения exp[αx]. В радиальном же направлении она в каждом сечении х спадает от оси по тому же диффузионному гауссову закону, что и плотность рождающих ионы электронов в тот момент, когда центр электронного облака проходил через данное сечение.
Приведенные выше выражения справедливы, пока объемный заряд электронов и ионов слабо влияет на электрическое поле – можно считать, что приложенное внешнее электрическое поле не искажается. Эта фаза лавины называется Таунсендовским приближением. Число электронов экспоненциально возрастает, и влияние объемного заряда в какой-то момент может оказаться значительным – здесь Таунсендовское приближение перестает работать, происходит лавинно-стримерный переход, лавина перерождается стример. Об этом явлении будет подробно рассказано позднее.
Много ценной информации получено в ходе исследования
одиночных лавин, лавинных серий, размножения лавин, перехода лавины в стример
в камере Вильсона. В этом приборе используется тот факт, что ионы
обычно служат центрами конденсации пересыщенного пара. Для регистрации лавин
систему электродов помещают внутри камеры, а в исследуемый газ добавляют немного
паров воды, спирта и пр. Синхронно с подачей напряжения и запуском лавины
производится адиабатическое расширение газовой смеси на 15-20%, в результате чего
пары становятся пересыщенными. Облако из капелек жидкости воспроизводит по
форме ионный след лавины. Его фотографируют в свете постороннего источника.
Изображение получается благодаря рассеянию света на капельках, плотность
которых пропорциональна концентрации ионов (рисунок 1514б).
Рисунок 1514.
а – схематические очертания контура лавины, б – фотография
лавины, полученная в камере Вильсона (газ CO2,
горизонтальные полосы - электроды).
Остов лавины на фотографии имеет хорошо выраженную клиновидную форму, которая переходит в закругленную головку. Длину лавины (время ее движения) регулируют, задавая определенную длительность прямоугольного импульса напряжения на электроды. По измеренному углу раствора клина и известному ионизационному коэффициенту α можно оценить среднюю энергию электронов. По измеренным длине и длительности существования лавины можно найти скорость дрейфа электронов Vd=x/t.
«Фотоrрафии» лавины получают и регистрируя ее собственное свечение, обязанное возбуждению молекул и атомов. Поскольку свечение очень слабое, для регистрации применяют фотоумножители и электроннооптические преобразователи.
В комплекс исследований входит измерение сверхчувствительными приборами и осциллографирование тока во внешней цепи.
Лавина создает ток:
Vd – дрейфовая
скорость движения электронов лавины, скорость лавины.
d – межэлектродное расстояние.
Регистрируя ток, можно определить α-а, а в газе 6ез прилипания - α. Когда все электроны уходят в анод, идет гораздо более слабый и длительный ток, вызванный движением ионов. Если лавины размножаются, получаются последовательные импульсы электронного тока с нарастающим средним значением. Параметры электронной лавины. В разных газах при изменении давления, температуры, напряженности электрического поля, пройденного пути параметры лавины могут изменяться в очень широких пределах. В качестве примера укажем параметры электронной лавины в воздухе при нормальных атмосферных условиях в промежутке с однородным полем длиной около 1 см в конце пути ее развития при напряженности около 30 кВ/см, что соответствует условиям перехода несамостоятельного разряда в самостоятельный: число электронов в лавине около 103, средняя плотность электронов в лавине 3*1010 см-3 (нормальная плотность молекул воздуха примерно 2,7*1019 см-3), дрейфовая скорость электронов лавины порядка 107 см/с
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.