Пробои типа e

Для реализации пробоев, инициированных вспомогательным разрядом, газосветная лампа может выполняться со вспомогательным электродом, располагаемым на внешней стороне оболочки либо внутри ее, либо без вспомогательного электрода – за счет подачи импульсного напряжения непосредственно на основные электроды. Возможные схемы включения газосветных ламп с подачей кратковременного поджигающего напряжения показаны на рис. 4.51.

Условия развития вспомогательного разряда

Математические основы условий развития вспомогательного пробоя строятся на представлении о балансе энергии, выделяющейся в разряде и отводимой в окружающую среду с боковых сторон

U_зI = 2πrwl,

где U_з и I – напряжение и ток зажигания разряда; r и l – радиус и длина канала вспомогательного разряда; w – мощность, рассеиваемая с единицы боковой поверхности канала.

Величина тока разряда

I = jπr²,

г де j = en_eū_e – плотность тока, e – заряд электрона, n_e – концентрация электронов в разряде, ū_e – средняя скорость направленного движения электронов: ū_e = eU_зλ_e/(2lmũ) , m - масса электронов, ũ = - средняя скорость хаотического движения, T – температура газа, k – постоянная Больцмана, λ_e - длина свободного пробега электронов.

Длина свободного пробега электронов определяется условиями столкновений, вызывающих ионизацию атомов, и столкновений упругого взаимодействия λ_e = 1/{n₀[κq_i + (1- κ)q_а]}, q_i и q_а – соответственно сечение ионизации и упругого столкновения атомов, κ – степень ионизации, n₀ – суммарная концентрация атомов и ионов. Поскольку n_e = κn₀, окончательное выражение приобретает вид:

,

где А – численный коэффициент.

Параметры зажигания существенно могут измениться при появлении в газовом составе примесей с высоким потенциалом ионизации. При наличии такой примеси с сечением столкновения атомов q_а’ с концентрацией θ:

.

С учетом того, что κ << 1, коэффициент K ≈ (q_a’/q_a). В случае, например, примеси азота в количестве 7 % в ксеноне напряжение зажигания повышается на 55 % .

Особую проблему составляет формирование пробоя в газосветных лампах большой протяженности. Согласно расчетному соотношению напряжение зажигания линейно растет с увеличением длины и в ряде случаев может принимать неприемлемо большие значения. Решение проблемы существенно упрощается при установке на внешней стороне оболочки накладного электрода большой протяженности, соединенного с выводом импульсного трансформатора (рис.4.51, а,е). В этом случае при подаче на этот электрод импульсного напряжения возникает бросок напряженности поля вблизи катодного вывода, вследствие чего на этом участке формируется начальный газовый пробой, который затем перебрасывается на следующий участок внутренней стороны оболочки и далее достигает анода. Эквивалентная схема процесса развития лавины поясняется на рис. 4.52. Сравнительные характеристики зависимости напряжения зажигания от длины межэлектродного расстояния при наличии поджигающего электрода (2) и без него (1) показаны на рис. 4.53.

4 .15.2. Конструктивные особенности газоразрядных ламп импульсного действия

Газосветные лампы импульсного действия изготавливаются преимущественно с ксеноновым наполнением и обеспечивают следующие параметры световых импульсов: длительность импульсов – от 10^-2 до 10^-7 с; мощность в импульсе – до 200 МВт; световой поток – до 10¹⁰ лм; светоотдача – порядка 60 лм/Вт; яркость – до 10¹¹ кд/м². В зависимости от требований к размерам и форме светового поля, а также частотно-импульсным характеристикам излучения импульсные источники света могут выполняться в виде шаровой либо трубчатой конструкции. Кроме того, лампы трубчатой конструкции могут быть линейной формы, кольцевой, в виде змеевика и U-образные; с внешним поджигающим электродом либо вообще без поджигающего электрода (рис. 4.54, а). Размеры светящейся части трубчатых ламп определяются диаметром и длиной оболочки. Трубчатые предназначены преимущественно для работы в режиме одиночных импульсов или периодичном режиме с низкой частотой следования. Типичные значения параметров и общий вид некоторых импульсных ламп трубчатой конструкции, предназначенных для сигнальных, стробоскопических устройств и д ля фотовспышек, представлены в табл. 4.10.

Таблица 4.10