Образование стримера

В процессе развития лавины непрерывно увеличивается число электронов и положительных ионов. С увеличением числа электронов в головке лавины возрастает напряженность на фронте лавины (рис. 1.5). На хвосте лавины напряженность понижена. Электроны в головке лави­ны останавливаются и могут рекомбинировать с ионами. При рекомби­нации излучаются фотоны, которые способны вблизи хвоста первичной лавины ионизовать нейтральные молекулы, образуя вторичные лавины.

Вторичные лавины, следуя по силовым линиям и имея на го­ловке избыточный отрицательный заряд (электроны), втягиваются в об­ласть положительного объемного заряда, оставленного первичной лави­ной. Электроны вторичных лавин смешиваются с положительными ио­нами первичной лавины и образуют стример — область с наибольшей плотностью тока, которая, разогреваясь начинает светиться, а наиболь­шая концентрация частиц (плотность тока) образуется вблизи катода. Для фотоионизации в объеме газа энергия фотонов должна быть больше энергии ионизации. Этот процесс успешно осуществляется в смесях га­зов содержащих компоненты с относительно низкой энергией ионизации (в том числе и в воздухе). Бомбардировка катода положительными ионами эффективна при низких давления газа.

Критерием перехода лавинного разряда в стримерный является критическое число электронов в лавине. Расчеты показывают, что при числе электронов n_KР > 10⁷ -10⁹ лавина переходит в стример. Для нако­пления такого количества электронов лавина должна пройти определен­ное критическое расстояние x_кр. Следовательно, с увеличением рас­стояния между электродами свыше x_Kр лавина неизбежно перейдет в стримерную форму развития разряда. Необходимо отметить, что x_кр за­висит от давления газа и его состава. Картина образования стримера приведена на рис. 1.7.

Рис. 1.7. Механизм развития катодного стримера: 1 — электрод-катод, 2 — канал стримера, 3 — лавины, 4 — движение фотонов, 5 — электрон за счет фотоионизации