Образование лавины электронов, понятие самостоятельного разряда

Ответ:Если напряженность электрического поля достигнет значения Е, при котором возможна ударная ионизация, то в межэлектродном пространстве возникают лавинные процессы. При этом происходит размножение заряженных частиц – электров и ионов. Рассмотрим протекание этого процесса. Предположим, что в какой-либо точке поля с напряженностью Е возник свободный электрон, обладающий энергией, достаточной для ионизации молекулы газа. Начальный электрон может возникнуть в результате фотоионизации молекулы газа каким-либо внешним ионизатором. Этот электрон ионизирует молекулу, что приводит к образованию положительного иона и двух электронов. Разгоняясь в электрическом поле, каждый из этих электронов, в свою очередь, ионизирует по молекуле, что приводит к лавинообразному процессу(рис. 8).

а) б)

Рис. 8. Схема образования электронов (а) и распределение в ней заряженных частиц (б)

Обозначим через S расстояние, которое может пробежать лавина (расстояние между электродами). В равномерном поле E = const и, следовательно, постоянен и коэффициент ударной ионизации a. Число электронов в лавине будет составлять т.е., число электронов возрастает с расстоянием S по экспоненциальному закону и при том с тем большей интенсивностью, чем больше коэффициент ударной ионизации a. Электроны и ионы, образовавшиеся в лавине, перемещаются под действием электрического поля. Подвижность электронов много больше подвижности ионов, в результате в голове лавины образуется избыток электронов, а в ее хвосте преобладают положительно заряженные ионы, рис. 8 б. Самостоятельный разряд: Для образования лавины необходим один начальный электрон. При непрерывном воссоздании начальных электронов лавинный процесс не прекращается. Начальные электроны могут создаваться внешними ионизаторами, в этом случае разряд называется несамостоятельным. Воссоздание начальных электронов может происходить и за счет ионизационных процессов в самой лавине. В этом случае процесс носит саморегулирующийся характер и разряд называется самостоятельным. Установим условия самостоятельного разряда в равномерном поле. Согласно соотношению , число ионизаций в лавине . Ионизация в лавине сопровождается возбуждением части молекул и излучением фотонов. Излучаемые фотоны могут вызвать вторичную ионизацию в газе. Назовем коэффициентом вторичной ионизации g – число вторичных электронов, создаваемых фотонами, отнесенное к одному акту ионизации в лавине. Если в лавине происходит ионизаций, то общее число вторичных электронов равно . Если это число равно 1, это означает, что в результате своего развития лавина воссоздает начальный электрон. Следовательно, при условии , разряд будет поддерживаться, если даже действие внешнего ионизатора прекращается. есть условие самостоятельного разряда.