2.3 Анализ результатов решения

На рис.2.2 представлены графики зависимостей напряжения возникновения разряда от произведения , рассчитанных по теории электронных лавин и по соотношениям (2.7) и (2.6), определяющим условия возникновения стримеров. Расчёт проведён для воздуха и межэлектродного расстояния 1 см. Из графиков следует, что в области малых значений произведения напряжение возникновения обычного лавинного разряда меньше, чем искрового. Поэтому искровой разряд возникает лишь при больших значениях , при которых напряжения возникновения лавинного и искрового разрядов приблизительно равны. Представленные результаты расчета в основном соответствуют эксперименту, что подтверждает принципиальную правильность физического механизма, положенного в основу теории.

Рис.2.2 Кривые Пашена по теории электронных лавин (1) и по теории стримеров (2)

Рост напряжения возникновения разряда с увеличением до весьма высоких (1 МВ) величин физически объясняется тем, что при больших значениях давления газа и расстояния между электродами малы длина свободного пробега электронов и напряжённость поля, определяющие энергию электронов и эффективность ионизации. В таких условиях для обеспечения необходимой интенсивности ионизации надо повышать напряжение.

Высокая скорость роста тока с течением времени в процессе формирования искрового разряда определяется тем, что развитие стримера происходит в результате перемещения фронта ионизированного газа, а не движения заряженных частиц. Фронт перемещается быстро благодаря тому, что фотоны, ионизирующие газ, перемещаются со скоростью света, а дочерние электронные лавины развиваются на небольшой длине и одновременно во многих областях промежутка на пути стримера.

Условие Мика для образования стримера при больших значениях произведения является необходимым и достаточным лишь для коротких промежутков, в которых за счет малого межэлектродного расстояния напряженность электрического поля велика и требуется большой пространственный заряд в головке основной лавины. В длинных промежутках напряженность мала, и условие Мика выполняется при сравнительно невысокой концентрации ионов в головке лавины, когда количество фотонов, генерируемых за счет рекомбинации ионов с электронами, оказывается недостаточным для развития стримера. Поэтому в основу теоретического анализа процессов в длинных промежутках полагается условие, которое сформулировал американский ученый Л. Лёб: для образования стримера необходимо, чтобы концентрация ионов в головке лавины превышала пороговое значение 710 ^{1 7} (м - ³⁾, определенное экспериментальным путем.

Условие Лёба является необходимым и достаточным для длинных промежутков. Напряжение возникновения разряда рассчитывается по нему путем подстановки порогового значения концентрации в уравнении (2.3) и объединения его с соотношениями (2.6) и (2.8).

Кроме рассмотренного выше случая "положительных" стримеров, развивающихся от анода к катоду, возможно образование "отрицательных" стримеров, распространяющихся в противоположном направлении. Физический механизм формирования таких стримеров иной, но его основу по-прежнему составляют фотоионизация газа, изменение электрического поля под действием пространственного заряда и развитие большого числа коротких дочерних лавин на пути распространения стримера.