Теория искры - Лозанский Э.Д.
Скачать (прямая ссылка):
Итак, стример — нитеобразный проводящий канал, вдоль которого напряженность поля мала по сравнению с напряженностью поля вне этого канала на достаточно большом расстоянии от него. Естественно, что такое образование связано с пространственными или, лучше сказать, приближенно линейными свободными зарядами разных знаков. Иногда канал может оканчиваться на одном из элект-тродов. В этом случае он служит как бы продолжением игольчатого электрода, тогда заряда другого знака в месте соединения с электродом не будет и весь стример будет заряжен одним знаком. Создаваемое стримером поле определяется распределением на нем заряда и зарядом обратного знака его электрического изображения в электроде. Если стример создается в середине промежутка далеко от электродов, то полями электрических изображений можно пренебречь.
Поскольку канал стримера, как следует из уравнений электростатики (см. разд. 6.1), неизбежно связан с сильными радиальными по отношению к каналу полями, он не может устойчиво существовать во времени. Стример расползается, особенно на концах и больше на катодном конце. Так как наиболее сильное поле существует у концов стримера на расстоянии порядка его радиуса кривизны, то при удлинении на радиус стример в среднем отклоняется на ра-
178
диус от силовой линии поля. Полное отклонение стримера от движения его по силовой линии статистически складывается из этих случайных отклонений. Подробнее об устойчивости стримера будет говориться в гл. 6 и 7.
Электроны, находясь в слабом поле внутри стримера, постепенно теряют энергию и рекомбинируют, пока не остается практически только избыточный заряд. Одновременно высвечиваются возбужденные при его образовании молекулы. Поэтому стример всегда сильно светится.
С другой стороны, на фотографиях за стример может быть принят след мощной лавины электронов, не являющийся в указанном смысле стримером.
5.10. Критерий перехода лавины в стример
В противоположность критерию реализации темного или таун-сендовского разряда (4.88) переход лавины в стример осуществляется, когда дебаевский радиус плазмы становится много меньше размеров лавины. Действительно, если использовать соотношения
(5.61), (5.65), а также принять, что при переходе лавины в стример радиус лавины R ^ 1/2ос0, то отношение дебаевского радиуса к диаметру лавины
гдеб/2/? = ]ZakT JeE0. (5.83)
Так как, согласно выражению (5.13), диффузионный радиус Td = V 8kTed/3eE0, где d — длина промежутка, то соотношение (5.70) можно переписать в виде
ГДЄб 1 / 3 а /г OA
-W=V Т'7'г»' (5'84)
Если подставить сюда значения ос = 17 CMmml9 d = 1 см9 rD ж
ж 2 • IO-2 см9 то
Гдеб/27? « 4 • IO^2 < 1. (5.85)
Что касается величины azKp, где Zkv — расстояние, пройденное
лавиной до перехода ее в стример, то в конце разд. 5.4 уже говорилось, что поле пространственного заряда становится сравнимым с приложенным пробивным полем для сантиметрового промежутка, когда а ж 20 слг1. Следовательно, в этом случае
azKV а* 20, (5.86)
что находится в согласии с экспериментальным значением [10]. Величина azKV слабо меняется с увеличением длины промежутка. Подробнее об этом будет говориться в гл. 7.
Заканчивая обсуждение теории лавино-стримерного перехода, следует отметить, что физическая картина процессов, происходящих при переходе лавины в стример, изучена достаточно хорошо.
179
Вместе с тем математическая сторона теории развита недостаточно. Трудности в основном расчетного характера, и есть надежда, что с помощью ЭВМ эта проблема будет решена.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Роговский В. О зажигании газового разряда. —«Успехи физ. наук»,
1933, т. 13, с. 593.
2. Loeb L. В. Mechanism of the Spark Discharge in Air at Atmospheric Pressure. — «Science», 1929, v. 69, p. 509.
3. HippeI A., Franck J. Electrical Penetration and Townsend Theory. — «Z. Phys.», 1929, Bd 57, S. 696.
4. Kapzov N. A. Growth of Space Charges in Electric Breakdown of a Gas. — «Z. Phys.», 1932, Bd 75, S. 380.
5. Samrner J. J. Field Distortion of a Plane Spark-Gap Maintained at Cons-tand Potential, due to the Passage of an Ionizing Electron Layer. — «Z. Phys.», 1933, Bd 81, S. 440.
6. Loeb L. B., Meek J. M. The Mechanism of the Electric Spark. Oxford, Clarendon Press, 1941.
7. Raether H. Ionizing Radiation Accompanying a Spark Discharge.—«Z. Phys.», 1938, Bd HO, S. 611.
&. Hopwood W. The Positive Streamer Mechanism of Spark Breakdown. — «Proc. Phys. Soc.», 1949, v. 62b, p. 657.
9. Мик Дж., Крэгс Дж. Электрический пробой в газах. Пер. с англ. Под ред. В. С. Комелькова. М., Изд-во иностр. лит., 1960.
10. Ретер Г. Электронные лавины и пробой в газах. Пер. с англ. Под ред.
В. С. Комелькова. М., «Мир», 1968.
И. White Н. J. Initial Stage of Spark Discharges in Gases. —«Phys. Rev.»,
1934, v. 46, p. 99.
12. Fisher L. H., Bederson B. Formative Time Lags of Spark Breakdown in Air in Uniform Fields at Low Overvoltages.— «Phys. Rev.», 1951, v. 81,
^ p. 109.
13. AJIen K. R., Phillips K. Cloud Chamber Study of Electron Avalanche Growth. — «Proc. Roy. Soc.», 1963, v. 274A, p. 163.
