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. 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 ионизировать 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. Картина образования стримера приведена на рис. 1.1 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 давлениях газа. При высоких давления происходит фотоионизация в объеме газа.

Рис. 1.1 Механизм развития катодного стримера:

1 - электрод (катод); 2 - канал стримера; 3 - лавины; 4 -движение фотонов; 5 -электроны за счет фотоионизации.

Критерием перехода лавинного разряда в стримерный является критическое число электронов в лавине. Расчеты показывают, что при числе электронов n_кр > 10⁷ —10⁹ лавина переходит в стример. Для накопления такого количества электронов лавина должна пройти определенное критическое расстояние Х_кр,. Следовательно, с увеличением расстояния между электродами (свыше Х_кр,) лавина неизбежно перейдет в стримерную форму развития разряда. Необходимо отметить, что Х_кр зависит от давления газа и его состава.