Teoria fluxului de defalcare electrică a gazelor
Cuvântul „flux” în sine este tradus ca „flux”. În consecință, un „streamer” este un set de canale ramificate subțiri prin care electronii și atomii de gaz ionizat se mișcă într-un fel de flux. De fapt, streamerul este un precursor al unei descărcări corona sau scânteie în condiții de presiune relativ mare a gazului și distanță relativ mare între electrozi.
Canalele strălucitoare ramificate ale streamerului se lungesc și în cele din urmă se suprapun, închid spațiul dintre electrozi - se formează filamente conductoare continue (scântei) și canale de scânteie. Formarea unui canal de scânteie este însoțită de o creștere a curentului în acesta, o creștere bruscă a presiunii și apariția unei unde de șoc la limita canalului, pe care o auzim ca un trosnet de scântei (tunete și fulgere în miniatură).
Capul streamerului, situat în partea din față a firului canalului, strălucește cel mai mult. În funcție de natura mediului gazos dintre electrozi, direcția de deplasare a capului streamerului poate fi unul din două lucruri, distingând astfel streamers anodic și catodic.
În general, un streamer este o etapă de distrugere care se află între o scânteie și o avalanșă. Dacă distanța dintre electrozi este mică și presiunea mediului gazos dintre ei este scăzută, atunci treapta de avalanșă ocolește streamerul și trece direct la stadiul de scânteie.
Spre deosebire de avalanșa de electroni, streamerul se caracterizează printr-o viteză mare (aproximativ 0,3% din viteza luminii) a propagării capului streamerului la anod sau catod, care este de multe ori mai mare decât viteza de deplasare a electronilor pur și simplu. într-un câmp electric extern.
La presiunea atmosferică și la o distanță de 1 cm între electrozi, viteza de propagare a capului streamerului catodic este de 100 de ori mai mare decât viteza unei avalanșe de electroni. Din acest motiv, streamerul este considerat o etapă separată a defalcării preliminare a unei descărcări electrice într-un gaz.
Heinz Ratner, experimentând în 1962 cu o cameră Wilson, a observat trecerea unei avalanșe într-un streamer. Leonard Loeb și John Meek (precum și Raettner în mod independent) au propus un model de streamer care explică de ce descărcarea auto-susținută se formează la o rată atât de mare.
Faptul este că doi factori duc la o viteză mare de mișcare a capului streamerului. Primul factor este că gazul din fața capului este excitat de radiația rezonantă, ceea ce duce la apariția așa-numitului. Electroni liberi în semințe în timpul reacției de ionizare asociativă.
Electronii de semințe se formează de-a lungul canalului mai eficient decât ar avea loc în fotoionizarea directă.Al doilea factor este că intensitatea câmpului electric al încărcăturii spațiale din apropierea capului streamerului depășește intensitatea medie a câmpului electric în spațiu, realizând astfel o rată mare de ionizare în timpul propagării frontului streamerului.
Figura de mai sus prezintă o diagramă a formării unui streamer catodic. Când capul avalanșei de electroni a ajuns la anod, în spatele acestuia mai era o coadă în spațiul interelectrodului sub forma unui nor de ioni. Aici, din cauza fotoionizării gazului, apar avalanșe fiice, care se atașează de acest nor de ioni pozitivi. Sarcina devine din ce în ce mai densă și în acest fel se obține un flux de sarcină pozitivă cu autopropagare - streamerul în sine.
Teoretic, în acest punct al spațiului dintre electrozi, unde avalanșa se transformă într-un streamer, la un moment dat există un punct în care câmpul electric total (câmpul electric creat de electrozi și câmpul de încărcare spațială al capului streamerului). ) dispare. Se presupune că acest punct se află de-a lungul axei avalanșei. Practic, frontul streamerului este o undă de ionizare neliniară, o undă de încărcare spațială care apare în spațiul liber ca o undă de ardere.
Pentru formarea frontului streamerului catodic, este esențială emisia de radiație în afara limitelor spațiului dintre electrozi.În momentul în care intensitatea câmpului electric în capul streamerului atinge o valoare critică, care corespunde începutului scurgerii de electroni, echilibrul local dintre câmpul electric și distribuția vitezei electronilor este perturbat, ceea ce în general complică foarte mult modelul streamerului de defectarea electrică a gazului.