6. Электрический разряд в газах. Стримерная форма разряда. Разряд в форме стримера.

Количество электронов в лавине в случае плотных газов вследствие высокой частоты столкновений, оказывается весьма велико и достигает 10⁹. Такой же порядок имеет и число ионов в области положительного объёмного заряда. При этом ещё до момента пересечения первичной лавиной газоразрядного промежутка вторичные электроны, извлечённые из катода при бомбардировке последнего положительными ионами, попадают в область положительного объёмного заряда. Таким образом на месте области положительного объёмного заряда образуется плазменная область содержащая электроны и положительные ионы. Данная область называется стримером (разряд в виде, светящийся области, число электронов в лавине больше, чем в тёмном разряде.). Внутри стримера высокой плотности объёмных зарядов происходит интенсивная рекомбинация при соединении электрона и иона, избыток энергии частиц излучается в виде световых квантов. Поэтому стримеры наблюдаются всегда как светящиеся области. Световые кванты распространяются в область, находящуюся впереди стримера, производя фотоионизацию находящихся там атомов.

Лавина переходит в стример формируется при N_i,e>10­⁷-10⁹

Это достигается в плотных, включая нормальные условия, газах и достаточно длинных (свыше 2см) газовых промежутков S

S – расстояние между электродами

 - коэффициент ударной ионизации – число ионизаций, совершаемых одним электроном на единице длины пути вдоль электрического поля

X – расстояние пройденное лавиной вдоль поля

(стример – светящийся канал)

Стример отличается от чисто лавинной формы тем, что пробой промежутка происходит гораздо быстрее, чем мы могли бы ожидать в рамках механизма разряда Таунсенда (там временным фактором временным фактором является время дрейфа положительных ионов). У стримерной формы главным агентом является не положительные ионы.

Также стример отличается тем, что он очень "вяло" зависит от материала катода (почти не зависит). Условия формирования стримера x>=20, x<S.

Основной эффект заключается в том, что поскольку промежуток достаточно длинный, то + ионы начинают бомбардировать катод, ещё до того, как лавина первичная пересекает разрядный промежуток. В результате такой бомбардировки вблизи катода смешиваются вновь полученные с катода электроны с + ионами, которые получились в результате прохода 1-ой лавины. Позади такого образования образуется квазиплазменная конфигурация (смесь + ионов и – электронов). Головная часть стримера – это лавина с разделением быстрых электронов и относительно медленных ионов, при чём происходит интенсивная рекомбинация (взаимодействие +ионов с электронами), в результате которой выделяется энергия в виде кванта света.

С учётом того, что скорость распространения излучения 3·10⁸ м/с на порядки выше дрейфовых скоростей любых заряженных частиц, область ионизации распространяется вдоль разрядного промежутка существенно быстрее, чем при дрейфовом механизме. Поэтому время формирования пробоя в случае стримерной формы разряда значительно меньше, чем у Таунсендовского. Скорость удлинения стримера может достигать 10⁸ см/с, а длина – нескольких метров. Радиус канала стримера обычно составляет 0.01-0.1 см. Температура канала стримера имеет порядок 1000 К. После пересечения стримером газоразрядного промежутка наступает стадия главного разряда, распространяющегося в противоположном направлении в виде области с очень высокой степенью ионизации. После перекрытия промежутка главным разрядом в промежутке возникает электрическая дуга (в случае импульсного процесса, называемая искрой), параметры которой (проводимость, температура, светимость) зависят от мощности питающего промежуток источника.

Встречаются варианты, когда стример формируется не от катода, а от анода (анодный стример). Сначала происходит перекрытие лавиной промежутка (т.е. пересечение), далее процесс формирование анодного стримера. Промежутки должны быть достаточно короткими (S должно быть<20).