Диссертация (1150471), страница 5
Текст из файла (страница 5)
В работе применялись трубки снакаливаемымиэлектродами,либосэлектродами,покрытымисмесьюоксидовщелочноземельных металлов, для обеспечения высокой интенсивности эмиссии вторичныхэлектронов. В большинстве случаев исследуемые разрядные трубки встраивались вметаллический экран. Исследовались волны при обеих полярностях напряжения. Авторыпоказали, что в смесях аргон – неон ВИ обеих полярностей распространяются быстрее, чем всмесях аргон – криптон. Также указано, что присутствие паров ртути снижает напряжение,19при котором возбуждается ВИ, вне зависимости от полярности напряжения.
Тем не менее,присутствие ртути не сказывалось на скорости распространения волн ионизации, что, помнению авторов, связано с исследуемым диапазоном напряжений. Отдельно изучалисьвопросы о влиянии нагрева катодов лампы и фосфорсодержащего покрытия на стенке.Эксперимент показал, что оба этих фактора приводят к повышению скоростейраспространения ВИ.Полученные в [31] результаты во многих моментах согласуются с расчетами,проведенными для процесса зажигания люминесцентной лампы при подаче постоянногонапряжения в [29] и импульсов с высокой частотой следования (~ 10 кГц) в [30]. Вчастности, подтвердились выводы о влиянии паров ртути на скорость ВИ.В работе [32] авторы уточняют механизм формирования волны поверхностного зарядастенки трубки при распространении ВИ положительной и отрицательной полярности.Данные с электростатического зонда позволили проследить изменение ориентации изначения напряженности электрического поля во фронте при распространении прямой иобратной волн ионизации.
Также наблюдалась динамика поверхностного заряда трубки. Дляволн обеих полярностей наблюдалась следующая картина. При подаче высокого напряженияна задающий электрод происходит процесс начальной ионизации в области между стенкой иэлектродом. В результате возникает ток, заряжающий стенку. Фронт ионизациипродвигается в результате зарядки стенок трубки, поэтому ВИ сопровождает волнуповерхностного заряда и волну тока смещения в цепи экран − трубка. Было получено, чтоприраспространениипервичнойволныдоминируетаксиальнаясоставляющаяэлектрического поля во фронте, в то время как во фронте возвратной волны преобладаетрадиальная компонента.
Также авторы подчеркивают большее затухание отрицательнойволны ввиду снижения потенциала ее фронта при приближении к заземленному электроду.При этом в случае положительной волны потенциал и скорость меняются незначительно. Вобоих случаях наблюдалась линейная связь скорости волны и потенциала в ее фронте (приэтом для отрицательных волн наблюдалось продольное затухание этого потенциала, в товремя как для положительных волн потенциал во фронте почти не меняется).Процесс зажигания разряда при более высоких давлениях (10 ‒ 90 Торр) исследовалсяв экспериментальной [33] и расчетной [34] работах. Изучался пробой в смеси Ar‒Xe вусловиях, характерных для работы металлогалоидных ламп высокой интенсивности.Конкретной целью было измерение и расчет «времени пробоя» (фактически промежутка отначала роста межэлектродного напряжения до момента пробоя) в зависимости от условийэксперимента.20Исходяизприводимыхвобсуждаемыхработахзависимостейразличныххарактеристик ВИ при зажигании длинных трубок, можно сделать вывод о том, чтокачественно поведение этих волн не отличается от высокоскоростных ВИ.
Стоит думать, чтоэто различные проявления одного процесса, но, тем не менее, не ясен подход к их единомуописанию. Очевидно, что скорость ВИ в модели волны поверхностного заряда ограниченаскоростью радиального дрейфа электронов, которая меньше наблюдаемых максимальныхскоростей быстрых ВИ. Более того известны волны ионизации, распространяющиеся внетрубок, например в лазерной искре.1.5 Изучение характеристик пробоя.Существуетрядхарактеристикпробоя,которыеопределяютсяприэкспериментальном исследовании.
Это статическое и динамическое пробойное напряжение,времена развития и запаздывания пробоя. Эти величины представляют большой интерес, таккак, с одной стороны, они могут пролить свет на механизмы процесса. С другой стороны,исследование временных характеристик пробоя и пробойных напряжений представляетинтересввидувысоковольтнойширокогопрактическогоэлектронике,гдепримененияточностьзнаниягазоразрядныхобсуждаемыхприбороввеличинвимеетпринципиальное значение.Рассмотрим универсальное описание пробоя, не предполагающее преобладание тогоили иного механизма его реализации. Пусть на трубку, наполненную газом до некоторогодавления p, подается напряжение, причем достаточно медленно, так что время его роста вомного раз превосходит времена развития пробоя.
Тогда напряжение пробоя в каждомэксперименте будет одинаковым, и оно будет характеризовать саму разрядную систему.Такое напряжение называют статическим напряжением пробоя Us [2]. Другое определениеUs: статическим напряжением пробоя принято называть такое минимальное постоянноенапряжение, при котором еще возможен пробой [35]. В случае однородного поля (плоскиеэлектроды с расстоянием d между ними, много меньшим их размеров), Us немонотоннозависит от произведения pd (закон Пашена [3]). Для случая пробоя в длинных трубках имеетместо «модифицированный закон Пашена» [36], согласно которому кривая с минимумомсохраняется, но его координаты смещены вправо и вверх, а вид кривой Us(pd) зависит отдиаметра трубки.Рассмотрим теперь случай, когда напряжение, подаваемое на трубку, растет сконечной скоростью, в частности, быстрее, чем протекают некоторые из процессов,21вызывающих пробой.
Тогда последний происходит не при значении Us, а при значении,отличном от него на некоторую величину ΔU. Такое напряжение пробоя называетсядинамическим: Ubd = Us+ ΔU. Качественно различие динамического и статическогонапряжения понятно из следующих соображений. Для формирования, например, лавинытребуется появление способного к мультипликации электрона, для чего системе потребуетсянекоторое время td. Время td обычно называют временем задержки или запаздывания пробоя.Если выполнено условие: tхар< td, где tхар – характерное время роста напряжения, топотенциал, подаваемый на электрод, успеет превысить значение Us, прежде чем включитсямеханизм генерации лавин. Кажется довольно очевидным, что динамическое напряжениепробоя должно возрастать с увеличением скорости роста напряжения.
Действительно,например, в азоте при увеличении dU/dt от 1 до 100 В/с среднее значение Ub растет от 398 до475 В [35]. Экстраполяция этой зависимости до пересечения с осью ординат дает статическоенапряжение пробоя.Первые наблюдения двух различных напряжений пробоя относятся к началу 20-говека. В отечественной литературе данная проблема освящается с 20-х годов. Здесь можновыделить обзор И.В. Курчатова 1928 года [3], в котором среди прочих результатов подробнообсуждается работа Роговского по исследованию импульсного пробоя. Хотя описываютсярезультаты, полученные для искрового разряда при атмосферном давлении, рассуждения ифакты, приведенные в статье важны для понимания процесса пробоя в целом.Первые исследования пробоя при наложении импульсного напряжения былипроведены Альгемиссером [37], который пользовался затухающими колебаниями большойчастоты.Опытыпроводилисьсразряднымпромежутком,образованнымдвумяметаллическими шарами диаметром 2,5 см в атмосфере, при этом расстояние меду шарамибыло меньше их диаметра.
Вплоть до значений частоты в 2,5×106 Гц, автор не наблюдалразницы между динамическим и статическим пробойными потенциалами, но уже причастоте 0,5×107Гц наблюдалась заметная разница, выражаемая величиной ΔU/Ub = 0,6. Вэкспериментах с шарами диаметром 0,25 см и сильно неоднородным полем расхождениямежду потенциалами становилось существенным уже при 0,5×106 Гц, а при значении 0,5×108Гц эта разница достигала 100%. Также отмечается, что разница между пробойнымипотенциалами сильно зависела от освещения шаров УФ излучением.
Роговский, Флеглер иТамм [38] исследовали искровой разряд в воздухе и обнаружили две сильно растянутые повремени ступени. Также из анализа осциллограмм было выяснено, что при статическомприложении напряжения пробой происходил в среднем через 10-7с, но при перенапряжении в2230% затягивание пробоя уменьшалось до 10-10 с. Рассмотрим подробнее вопрос о временныххарактеристиках развития пробоя.1.6 Характерные времена пробояВремя запаздывания пробоя td складывается из двух составляющих: статистическоговремени запаздывания ts и времени формирования tf.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
