نظرية التيار للانهيار الكهربائي للغازات

تتم ترجمة كلمة "تدفق" نفسها على أنها "تدفق". وبناءً على ذلك ، فإن «الشريط اللاصق» عبارة عن مجموعة من القنوات المتفرعة الرقيقة التي تتحرك من خلالها الإلكترونات وذرات الغاز المتأين في نوع من التدفق. في الواقع ، يعد المتدفق مقدمة لإكليل أو تفريغ شرارة في ظل ظروف ضغط غاز مرتفع نسبيًا وتباعد كبير نسبيًا بين القطب.

تطول قنوات المتوهجة المتفرعة للتيار وتتداخل في النهاية ، وتغلق الفجوة بين الأقطاب الكهربائية - يتم تشكيل خيوط موصلة مستمرة (شرارات) وقنوات شرارة. يصاحب تشكيل قناة شرارة زيادة في التيار فيها ، وزيادة حادة في الضغط وظهور موجة صدمة عند حدود القناة ، والتي نسمعها على شكل طقطقة من الشرر (الرعد والبرق في صورة مصغرة).

يضيء رأس الغاسل ، الموجود في مقدمة خيط القناة ، ألمعًا. اعتمادًا على طبيعة الوسيط الغازي بين الأقطاب الكهربائية ، يمكن أن يكون اتجاه حركة رأس الغاسل أحد شيئين ، وبالتالي يميز اللافتات الأنودية والكاثودية.

بشكل عام ، فإن اللافتات هي مرحلة تدمير تقع بين شرارة وانهيار جليدي. إذا كانت المسافة بين الأقطاب الكهربائية صغيرة وكان ضغط الوسيط الغازي بينهما منخفضًا ، فإن مرحلة الانهيار الجليدي تتجاوز المحول وتنتقل مباشرة إلى مرحلة الشرارة.

على عكس الانهيار الجليدي للإلكترون ، يتميز الغاسل بسرعة عالية (حوالي 0.3٪ من سرعة الضوء) لانتشار رأس الغاسل إلى القطب الموجب أو الكاثود ، وهو أعلى بعدة مرات من سرعة انجراف الإلكترون ببساطة في مجال كهربائي خارجي.

عند الضغط الجوي وعلى مسافة 1 سم بين الأقطاب الكهربائية ، تكون سرعة انتشار رأس غاسل الكاثود أعلى 100 مرة من سرعة الانهيار الإلكترون. لهذا السبب ، يعتبر المتدفق بمثابة مرحلة منفصلة من الانهيار الأولي للتفريغ الكهربائي إلى غاز.

لاحظ هاينز راتنر ، الذي أجرى تجارب في عام 1962 باستخدام كاميرا ويلسون ، انتقال الانهيار الجليدي إلى جهاز بث. اقترح ليونارد لوب وجون ميك (بالإضافة إلى رايتنر بشكل مستقل) نموذجًا غاسلًا يشرح سبب تشكل التفريغ المستدام ذاتيًا بمثل هذا المعدل المرتفع.

الحقيقة هي أن عاملين يؤديان إلى سرعة عالية في حركة رأس جهاز البث. العامل الأول هو أن الغاز الموجود أمام الرأس يتم تحفيزه بالإشعاع الرنيني مما يؤدي إلى ظهور ما يسمى. الإلكترونات الحرة في البذور أثناء تفاعل التأين الترابطي.

تتشكل إلكترونات البذور على طول القناة بشكل أكثر كفاءة مما يحدث في التأين الضوئي المباشر.العامل الثاني هو أن شدة المجال الكهربائي لشحنة الفضاء بالقرب من رأس المغلف تتجاوز متوسط ​​شدة المجال الكهربائي في الفجوة ، وبالتالي تحقيق معدل تأين مرتفع أثناء انتشار الجبهة المتدفق.

يوضح الشكل أعلاه مخططًا لتشكيل غاسل الكاثود. عندما وصل رأس الانهيار الإلكترون إلى القطب الموجب ، كان لا يزال يوجد خلفه ذيل في مساحة الأقطاب الكهربائية على شكل سحابة من الأيونات. هنا ، بسبب التأين الضوئي للغاز ، تظهر الانهيارات الجليدية ، والتي ترتبط بهذه السحابة من الأيونات الموجبة. تصبح الشحنة أكثر كثافة ، وبهذه الطريقة يتم الحصول على تدفق ذاتي الانتشار من الشحنة الموجبة - الغاسل نفسه.

نظريًا ، في هذه المرحلة في الفراغ بين الأقطاب الكهربائية ، حيث يتحول الانهيار الجليدي إلى غاسل ، في لحظة معينة توجد نقطة يكون فيها المجال الكهربائي الكلي (المجال الكهربائي الناتج عن الأقطاب الكهربائية ومجال الشحنة الفضائية لرأس التدفق ) يختفي. من المفترض أن تقع هذه النقطة على طول محور الانهيار الجليدي. في الأساس ، تكون مقدمة الدفق عبارة عن موجة تأين غير خطية ، وهي موجة شحنة فضائية تنشأ في الفضاء الحر كموجة احتراق.

لتشكيل مقدمة غاسل الكاثود ، من الضروري انبعاث الإشعاع خارج حدود الفجوة بين الأقطاب الكهربائية.في اللحظة التي تصل فيها شدة المجال الكهربائي في رأس الدفق إلى قيمة حرجة ، والتي تتوافق مع بداية تسرب الإلكترون ، يكون التوازن المحلي بين المجال الكهربائي وتوزيع سرعة الإلكترون مضطربًا ، مما يعقد بشكل عام نموذج التدفق بشكل كبير الانهيار الكهربائي للغاز.