Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Лозанский Э.Д. -> "Теория искры" -> 50

Теория искры - Лозанский Э.Д.

Лозанский Э.Д., Фирсов О.Б. Теория искры — М.: Атомиздат, 1975. — 272 c.
Скачать (прямая ссылка): teoriyaiskri1975.djvu
Предыдущая << 1 .. 44 45 46 47 48 49 < 50 > 51 52 53 54 55 56 .. 106 >> Следующая


129
фотонов, излучаемых лавиной и т. п.). Недавно в работе [5] был предложен метод изучения лавинной стадии газового разряда при помощи разрядно-конденсационной камеры. Этот метод дает возможность проследить непосредственно за микроструктурой лавины в процессе ее развития. Описание разрядно-конденсационной камеры, ее наполнителей и режимов работы можно найти в работе [6].

4.2. Установление самостоятельного разряда.

Закон Пашена

Начиная с некоторого расстояния d между электродами при данном значении EIN нарастание концентрации электронов по формуле N = NQead или тока по формуле і = i0ead перестает быть справедливым. Ток растет быстрее с увеличением dy чем по экспоненте. Для объяснения этого эффекта Таунсенд предположил, что дополнительные электроны возникают при бомбардировке катода положительными ионами лавины. Можно показать, что при этом нарастание тока электронов будет описываться формулой

І = tp exp (осd) ,4 J JV

1—у [exp (ad) — 1]

Вывод этого соотношения можно найти, например, в работе [7].

При выполнении условия

у [exp (ad) — 1] = 1 (4.12)

ток обращается в бесконечность, если /0 конечно. Таунсенд интерпретировал физический смысл этого обстоятельства так, что при выполнении условия (4.12) число уходящих на анод электронов полностью регенерируется освобождением электронов на катоде ударами положительных ионов и ионизацией газа. Разряд становится, таким образом, самостоятельным и не нуждается более в отличном от нуля значении начального тока i0.

Действительно, пусть в начальный момент времени вблизи ка-тода образовался один электрон. Этот электрон приводит к возникновению [exp (ad) — 1] пар заряженных частиц. Каждый из образовавшихся ионов дрейфует к катоду и с вероятностью у выбивает из него электрон. Если все ионы выбьют хотя бы один электрон, т. е. у[ехр (ad) — 1] = 1, то разряд станет самостоятельным, так как каждый электрон в этом случае создает путем определенного числа вторичных процессов новый электрон на эквивалентном с позиции развития разряда месте.

Из условия (4.12) можно в принципе определить E — напряженность поля, при которой наступает самостоятельный пробой и которую обычно называют пробивной напряженностью поля. Соответственно величину U — Ed называют пробивным напряжением. Если а IN ~ f (EtN)y то из условия (4.12) следует, что

Ndf UI(Nd) - In (1 + 1/у). (4.13)

130
Отсюда вытекает закон подобия Пашена, согласно которому пробивное напряжение зависит от произведения концентраци молекул на длину разрядного промежутка, а не от каждой из этих величин в отдельности. Однако так как соотношение а IN ~ f (ElN) выполняется не всегда, то закон Пашена также имеет ограниченную применимость. Позже еще вернемся к этому вопросу. Если использовать для aJN эмпирическую зависимость (3.13), то из выражения (4.13) можно получить соотношение

U = B(Nd)Iln A{Nd) (4.14)

" In (I +1/y)

Эта функция имеет минимум

?Лшн = В (Nd)мин, (4.15)

где

(Nd)мин = (elA) In (1 + 1/т).

На рис. 4.3 приведена типичная кривая Пашена для He.

Для каждого газа пробивное напряжение понижается с уменьшением Nd, достигает минимума при некотором значении (Nd)nnli, а затем возрастает.

Примеси в газах, а также материал катода могут оказывать некоторое влияние на значение пробивного напряжения, так как при этом изменяются коэффициенты а и у. Заметим, что коэффициент у может не быть функцией EIN, и тем не менее трудно обнаружить отклонения от закона Пашена, так как у входит под знак логарифма дважды. При пробое воздуха у меняется от IO"4 при относительно низких давлениях до 10~8при атмосферном давлении. При этом In In(lIy) меняется всего на 30%. Это явилось причиной того, что долгое время рассматриваемая теория считалась применимой к пробою как при низких, таки при высоких давлениях, так как давала приблизительно верные значения пробивных напряжений. Однако позднее было обнаружено, что при давлениях порядка атмосферного пробивное напряжение не зависит от материала катода, и в настоящее время критерий самостоятельности пробоя в виде

(4.12) считается применимым только к пробою газа при пониженном давлении.

Отметим, что соотношение (4.11) является очень грубым и упрощенным и его нельзя применять к переходной стадии развития электронных лавин, какой является пробой, так как при выполнении

Рис. 4.3. Зависимость пробивного напряжения в гелии от pd (p = NkT)

5*

131
условия (4.12) ток обращается в бесконечность, что физически бессмысленно. Вопрос о нарастании тока является более сложным и будет рассмотрен в следующем разделе.

4.3. Предпробойный ток в разрядном промежутке

Дальнейшие исследования показали, что выбивать электроны из катода могут не только положительные ионы, но и фотоны, а также возбужденные в резонансные или метастабильные состояния атомы или молекулы газа, диффундирующие к катоду. Наиболее полно задача о нарастании тока в разрядном промежутке для гелия была решена в работа Фелпса [8]. Он в своих расчетах учитывал следующие процессы: ионизацию и возбуждение гелия электронным ударом; столкновение возбужденных атомов гелия с атомами, находящимися в основном состоянии, с образованием молекулярных ионов; преобразование атомного иона в молекулярный в трехчастичных столкновениях с двумя атомами, находящимися в основном состоянии; выбивание электронов из катода под действием атомных и молекулярных ионов; выбивание электронов из катода под действием метастабильных атомов или молекул, диффундирующих к катоду; столкновение метастабилей с атомами, находящимися в основном состоянии с образованием нерезонансного фотона, который затем может выбить электрон из катода; выбивание электронов из катода действием резонансного излучения, диффундирующего к катоду.
Предыдущая << 1 .. 44 45 46 47 48 49 < 50 > 51 52 53 54 55 56 .. 106 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed