1.1.4. Стримерна форма розряду

 

Лавинна форма самостійного розряду, для якої характерна іонізація в повному обсязі газу, має місце, якщо добуток , що визначає число електронів в окремій лавині, відносно невелике – не перевищує кілька одиниць. Характер процесу якісно змінюється, якщо згаданий добуток стає близьким і перевищує 18–20, а число електронів лавини, що пройшли шлях і визначається за формулою  , перевищує 10⁸…10⁹... При цих умовах виконується критерій лавинно-стримерного переходу і розряд переходить у нову форму – стримерну. Така форма розряду характерна для атмосферних тисків і великих напруг.

Стримерна теорія газового розряду заснована на уявленні про проростання між електродами плазмового каналу – стримера. Стример являє собою слабоіонізованний тонкий канал, що світиться, який утворюється в результаті злиття електронних лавин і поширюється в ту або іншу, або в обидві сторони до електродів. Розглянемо трохи докладніше перехід від лавинної форми розряду до стримерної.

У ході розвитку лавини безупинно збільшується число електронів і позитивних іонів. Із збільшенням числа електронів у голівці лавини зростає напруженість на фронті лавини. Критерієм переходу лавинного розряду в стримерний (лавинно-стримерний перехід) є критичне число електронів у лавині. Розрахунки показують, що при числі електронів n_кр ³ 10⁷…10⁹ лавина переходить у стример. Для нагромадження такої кількості електронів лавина повинна пройти певну критичну відстань х_кр. Необхідно відзначити, що х_кр залежить від тиску газу і його складу.

Коли лавина, що розвивається від катода, досягне критичної довжини х_кр, напруженість електричного поля в її хвості недостатня, щоб електрони могли виробляти іонізацію, тоді утвориться стример. А на фронті лавини поле значно посилюється і стає можливою фотоіонізація в об'ємі (мал. 1.5). Вторинні лавини, слідуючи уздовж силових ліній поля й маючи на голівці надлишковий негативний заряд (електрони), втягуються в область позитивного об'ємного заряду, залишеного первинною лавиною. Електрони вторинних лавин змішуються з позитивними іонами первинної лавини і утворять стример - область із найбільшою щільністю струму, яка, розігріваючись, починає світитися.

 

Рис. 1.5. Механізм розвитку позитивного стримера:
 1 – анод; 2 – канал стримера; 3 – лавини; 4 – фотони; 5 – електрон, що
з'явився за рахунок фотоіонізації

Стримерна форма розряду в коротких проміжках завершується, коли стримеры замикають проміжок, у результаті утвориться іскровий канал.