Теория искры - Лозанский Э.Д.
Скачать (прямая ссылка):
В использованном приближении
пе = exp (Ot0Z); (5.79)
<5-8о>
поэтому
^ = ^-~еа,г/3 и ^|2~е2а'г/3. (5.81)
В соответствии с этим в первом приближении поправки к а, согласно (5.81) и (5.78), возрастают в два раза на пути лавины Az ~ 1/ос0. Так как при этом а уменьшается, то R растет несколько медленнее, чем по формуле (5.68). Однако при ErIE0 = 1/6 отклонение от формулы (5.61) еще невелико. Действительно, скорость роста радиуса лавины R определяется уже созданным зарядом лавины, а заметное отклонение ос от а0 наступает только на последнем отрезке пути лавины Az ~ 1/ос0. С учетом изменения ос радиус лавины можно рассчитать по формуле
) 1/3
exp Jo(Qdg
I0OL О
dx J . (5.82)
Применение полученных формул при дальнейшем развитии лавины, когда ErIE0 > 1/6, вряд ли возможно, так как интенсивность ионизации в передней части лавины при этом уже более чем в три раза превышает ионизацию позади лавины. Наступает значительное уменьшение коэффициента ионизации внутри лавины, а радиус лавины растет значительно медленнее. Он должен был бы практически перестать расти, поскольку ос уменьшается, а ионы за-
176
нимают почти тот же объем, что и электроны, так как R ^ 1/2ос0. При этом становится невозможным отделить электронную лавину от ионного следа.
Действительно, электроны, которые двигаются сзади, находятся в значительно ослабленном электрическом поле под действием сильно возросшего пространственного заряда электронов, находящихся впереди, и положительных ионов, находящихся сзади. Эти электроны практически перестают ионизировать и останавливаются. Электроны же, которые движутся впереди, находятся в электрическом поле, усиленном пространственным зарядом задних электронов; они движутся быстрее, чем в поле E0, и очень сильно ионизируют газ, оставляя за собой все новые и новые созданные электроны и ионы, образуя проводящую квазинейтральную плазму. Электроны, находящиеся в этой плазме, должны выравнивать градиент потенциала внутри нее по мере того, как он меняется при движении передних электронов. Таким образом лавина перерастает в положительный (анодный) стример.
5.9. Образование катодного стримера
Рассмотрено движение анодного стримера, когда его распространение обусловлено движением находящихся в передней части лавины электронов и ионизацией ими газа. Однако известно, что катодный стример может двигаться с такой же или даже большей скоростью в противоположном направлении — к катоду. Это движение не может быть обусловлено движением положительных ионов, так как подвижность ионов примерно в 100 раз меньше подвижности электронов.
Чтобы объяснить столь быстрое распространение положительного конца стримера, следует предположить наличие достаточно сильного фотоионизирующего излучения,.создающего вторичные электроны вблизи стримера. Эти электроны, двигаясь в сильном электрическом поле вблизи положительного конца, образуют короткие, но мощные лавины, вливающиеся в стример и оставляющие за собой большой положительный заряд, продолжающий конец стримера к катоду. Естественно, что между этим положительным зарядом и катодным концом стримера будут происходить движение электронов и ионизация, пока поле в этой зоне не станет достаточно малым.
Каждая такая лавина создает излучение, необходимое для образования следующих лавин путем фотоионизации газа. При достаточной интенсивности фотоионизации скорость образования положительного заряда электронными лавинами, очевидно, будет определяться скоростью движения этих лавин в поле катодного стримера Следовательно, скорость распространения катодного стримера, должна быть примерно такая же, как и скорость анодного. Однако при недостаточной фотоионизации эта скорость может быть несколько меньшей, а при достаточно сильной ионизации фотонами, обла-
177
дающими большой длиной пробега в газе,— несколько большей, так как в этом случае могут образовываться встречные стримеры, которые потом сливаются.
Таким образом, все сказанное относительно распространения анодного стримера в значительной мере справедливо и для распространения катодного стримера. Имеется, однако, некоторое отличие. Электроны из анодного конца стримера выходят в большом количестве непрерывно, и их выход определяется наличием вполне определенного распределения напряженности поля. Это поле максимально на оси стримера, совпадающей по направлению с силовыми линиями приложенного поля. Поэтому распространение анодного стримера должно происходить более или менее строго по силовой линии поля, т. е. в однородном электрическом поле по прямой линии.
Распространение катодного конца происходит путем роста новых электронных лавин в сильном поле катодного конца, образованных малым числом начальных электронов. Место образования и плотность этих электронов имеют примерно статистический характер. Движение лавин, образованных вторичными электронами, происходит не по силовым линиям внешнего поля, а определяется более сильным полем стримера. Наиболее эффективно развиваются лавины электронов, образованные на пути, где силовые линии йнешнего поля и поля стримера совпадают. Однако вследствие статистического характера образования вторичных электронов возможны искривления пути положительного конца, а иногда даже разветвления стримера или резкие изломы. Чаще всего дело ограничивается искривлением пути стримера.
