к библиотеке к оглавлению FAQ по эфирной физике ТОЭЭ ТЭЦ ТПОИ ТИ

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Э Ю Я

Скользящий разряд

Скользящий разряд - разновидность импульсного искрового разряда по поверхности диэлектрика. Картины распределения искровых каналов по поверхности диэлектрика при С. р. впервые наблюдались в 1777 Г. К. Лихтенбергом (G. Ch. Lichtenberg) и наз. Лихтенберга фигурами. В сильных разрядах высокие давления и температуры деформируют поверхность диэлектрика, запечатлевая фигуры Лихтенберга; в слабых разрядах их можно сделать видимыми, посыпая поверхность диэлектрика спец. порошком или проявляя подложенную под слой диэлектрика фотопластинку. Впервые в фотографии С. р. был использован в 1887 А. Тёплером (A. Toepler).

Типичная конфигурация электродов, между к-рыми происходит С. р., приведена на рис. 1: один из электродов (1)представляет собой тонкую проволочку, другой (3) - плоскую поверхность, отделённую от первого слоем диэлектрика (2), по к-рому стелется разряд.

Рис. 1. Скользящий по поверхности диэлектрика разряд: 1 - инициирующий электрод; 2 - диэлектрическая подложка; 3 - металлическая подложка - второй электрод.

Такая электродная конфигурация создаёт резко неравномерное электрич. поле Е с преобладанием нормальной составляющей к поверхности диэлектрика. Поэтому в С. р. могут быть достигнуты высокие значения Е при умеренных амплитудах питающих высоковольтных импульсов.

При воздействии на электроды С. р. высоковольтного импульса напряжения с амплитудой 10⁴-10⁵ В и скоростью нарастания ~10¹² В/с в разрядном промежутке складываются условия, характерные для наносекундного пробоя электрического. Напряжённость электрич. поля в промежутке может усиливаться до 10² раз на микронеровностях поверхности диэлектрика и электродов. При этом время развития разряда становится соизмеримым со временем протекания элементарных процессов в плазме, что приводит к отклонению от лавинного (таунсендовского) и стримерного механизмов (см. Пробой газа ),и даже при протекании больших токов (-10⁵ А) разряд остаётся диффузным, канал дугового разряда не образуется.

В таких жёстких режимах ток лидерной (незавершённой) стадии может превышать ток последующего завершённого С. р., замыкающего разрядный промежуток, а излучение разряда на этой стадии содержит интенсивную УФ-компоненту (вплоть до мягкого рентгена). Это излучение создаёт свободные фотоэлектроны на расстояниях, значительно превышающих критич. размеры первичных лавин. При импульсном напряжении 50- 200 кВ вдоль поверхности диэлектрика легко возникают плазменные поверхности протяжённостью до 200 см, яркостная темп-pa к-рых может достигать 6*10⁴ К. Специфика С. р. определяется активным взаимодействием плазмы разряда с поверхностью диэлектрика, что отражается на спектральных характеристиках излучения плазмы. Канал С. р. ограничен в пространстве диэлектрич. подложкой, поэтому площадь его сечения меньше, а погонное электрич. сопротивление соответственно больше, чем у свободного искрового разряда. Малая индуктивность и. относительно большое сопротивление завершённого С. р. обеспечивают высокую мощность энерговыделения в канале разряда, что приводит к образованию плотной высокотемпературной плазмы с большой площадью излучающей поверхности (м²).

Рис. 2. Спектр излучения электрических разрядов Б азоте при атмосферном давлении: а - искровой разряд между вольфрамовыми электродами; б - завершённый скользящий разряд по поверхности лавсановой плёнки.

Поступление паров диэлектрика в плазму С. р. изменяет спектр его излучения, что важно при использовании С. р. как открытого источника УФ-излучения. На рис. 2 представлены спектры обычного искрового и скользящего по поверхности диэлектрика разрядов при одинаковом уд. энерговкладе. Видно, что в области вакуумного ультрафиолета интенсивность спектральных линий в случае С. р. на порядок выше. Т. к. спектр излучения С. р. имеет ярко выраженную дискретность, то возможно повышать интенсивность излучения в нужной спектральной области подбором соответствующего материала диэлектрич. подложки.

С. р. широко применяется при решении ряда научно-прикладных задач, в частности при создании низкоиндуктивных сильноточных коммутаторов, источников предионизации в импульсных газовых лазерах, плазменных электродов для организации однородного сильноточного объёмного разряда при повышенных давлениях (см. Электроды плазменные ).Плазма С. р. используется в качестве активной среды лазеров на самоограниченных переходах (лазеры на N₂, Ar, Ne и др.).

Литература по скользящим разрядам

Фольрат К., Искровые источники света и высокочастотная кинематография, в кн.: Физика быстропротекающих процессов, пер. с нем., англ., т. 1, М., 1971;
Дашук П. Н., Челноков Л. Л., Ярышева М. Д., Характеристики скользящего разряда по поверхности твердых диэлектриков применительно к высоковольтным коммутаторам, «Электронная техника, сер, 4. Электровакуумные и газоразрядные приборы», 1975, № 6, с. 9;
Андреев С. И., 3обов Е. А., Сидоров А. Н., Метод управления развитием и формированием системы параллельных каналов скользящих искр в воздухе при атмосферном давлении, «Ж. ПМТФ», 1976, № 3, с. 12;
3арослов Д. Ю., Кузьмин Г. П., Тарасенко В. Ф., Скользящий разряд с СО₂ и эксимерных лазерах, «Радиотехника и электроника», 1984, т. 29, в. 7, с. 1217;
Брынзалов П. П. и др., Азотный лазер на основе скользящего по поверхности диэлектрика разряда, «Квантовая электроника», 1988, т. 15, № 10, с. 1971.

Г. П. Кузьмин

к библиотеке к оглавлению FAQ по эфирной физике ТОЭЭ ТЭЦ ТПОИ ТИ

Знаете ли Вы, что низкочастотные электромагнитные волны частотой менее 100 КГц коренным образом отличаются от более высоких частот падением скорости электромагнитных волн пропорционально корню квадратному их частоты от 300 тысяч кмилометров в секунду при 100 кГц до примерно 7 тыс км/с при 50 Гц.

НОВОСТИ ФОРУМА

Рыцари теории эфира