Стримерная форма разряда в однородном поле

Расчеты и экспериментальные данные разных авторов показывают, что при нормальных атмосферных условиях воздуха число электронов в лавине при переходе ее в стример (критическое число электронов) равно С другой стороны, откуда.

п * о Из (1.3) вытекает, что для п_кр= 10 -а.*кр = 17, а для я_кр =10 и = 10⁹ соответственно, а ^_кр= 18 и а*х_кр = 19.

Рис. 1.7. Эскизы лавин.

Если предположить, что эффективный электрон, с которого начались лавины, появился примерно в сантиметре от отрицательного электрода, а для Е = 30 кВ/см, а = 11 (см. рис. 1.5), то минимальные длины лавин соответственно равны L = 1,5 см (лавина /, рис. 1.7), L₂ = 1,7 см (лавина 2) и L3 = 1,9 см (лавина 3). Их радиусы согласно (1.2) и =0,5 мм, /2=1,0 мм и г₃=3,0 мм. Следовательно, при расстояниях между электродами меньше 2 см электрический разряд будет иметь только лавинный характер.

Оцененные объемы лавин составляют: У_л|= 4−10^-9 м У_л2 = 2−1(Г⁸ м³ и У_л3 = 3−1 (Г⁷ м³. Отсюда плотность заряда, оставшегося после ионизационных процессов в лавине р_+|=10⁷-1,6−10'¹⁹/410‘⁹ = 0,0004 Кл/м³, р₊₂ =.

= 0,0008 Кл/м³ и р₊₃ = 0,0007 Кл/м³. Развитие лавины, в которой осуществляется 10' ионизационных актов (кривая /, рис. 1.8), практически внешнего поля не искажает. Лавина, в о.

которой совершается 10¹ ионизаций (кривая 2), поле искажает незначительно, и в лавине при 10⁹ совершенных ионизаций поле искажается так, что впереди нее при наличии фотоэлектронов возможно появление вторичных лавин. Так как электроны вторичных лавин перемещаются по силовой линии, то вторичные лавины втягиваются в зону первичных лавин (рис. 1.8), их электроны совершают дополнительные ионизации, и число положительных ионов становится равным 10 «-10 1/м .

Рис. 1.8. Искажение электрического поля объемным зарядом лавин.

Рис. 1.9. График распределения напряженности поля вдоль стримера.

Столкновения с положительными ионами и нейтральными молекулами заставляют электроны двигаться с большими скоростями. При этом канал нагревается, и увеличивается его проводимость. Таким образом, в том месте лавины, где плотность заряда наибольшая, образуется плазменный канал диаметром менее 1 мм, называемый стримером. Ток в канале составляет 1,1 • 10‘⁵А, а напряженность вдоль канала 4−5 кВ/см (рис. 1.9). По концам стримерного канала наблюдается значительное повышение напряженности электрического поля, что вызывает мощные ионизационные процессы, приводящие к удлинению стримера. Поскольку вторичные электроны возникают за счет фотонов, образующихся в головке и в конце стримера и распространяющихся со скоростью Уф = 10⁷—10⁸ м/с, а для образования стримера требуется некоторое время (увеличение концентрации зарядов, разогрев канала), то скорость удлинения стримера может быть оценена как У_с= 10⁶— 10⁷ м/с.