Stromtheorie des elektrischen Zerfalls von Gasen
Das Wort „Flow“ selbst wird mit „Flow“ übersetzt. Demnach handelt es sich bei einem „Streamer“ um eine Reihe dünner, verzweigter Kanäle, durch die sich Elektronen und ionisierte Gasatome in einer Art Strömung bewegen. Tatsächlich ist der Streamer ein Vorläufer einer Korona- oder Funkenentladung unter Bedingungen eines relativ hohen Gasdrucks und eines relativ großen Elektrodenabstands.
Die verzweigten Glühkanäle des Streamers verlängern sich und überlappen sich schließlich, schließen die Lücke zwischen den Elektroden – es bilden sich durchgehende leitende Fäden (Funken) und Funkenkanäle. Die Bildung eines Funkenkanals geht mit einem Anstieg des Stroms darin, einem starken Druckanstieg und dem Auftreten einer Stoßwelle an der Kanalgrenze einher, die wir als Funkenknistern (Donner und Blitz im Miniaturformat) hören.
Der Streamerkopf, der sich an der Vorderseite des Kanalgewindes befindet, leuchtet am hellsten. Abhängig von der Art des gasförmigen Mediums zwischen den Elektroden kann die Bewegungsrichtung des Streamerkopfes eine von zwei Dingen sein, wodurch anodische und kathodische Streamer unterschieden werden.
Im Allgemeinen ist ein Streamer ein Stadium der Zerstörung, das zwischen einem Funken und einer Lawine liegt. Wenn der Abstand zwischen den Elektroden klein und der Druck des gasförmigen Mediums zwischen ihnen gering ist, umgeht die Lawinenstufe den Streamer und geht direkt zur Funkenstufe über.
Im Gegensatz zur Elektronenlawine zeichnet sich der Streamer durch eine hohe Geschwindigkeit (etwa 0,3 % der Lichtgeschwindigkeit) der Ausbreitung des Streamerkopfes zur Anode oder Kathode aus, die um ein Vielfaches höher ist als die Geschwindigkeit der Elektronendrift einfach in einem externen elektrischen Feld.
Bei Atmosphärendruck und einem Abstand von 1 cm zwischen den Elektroden ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Kopfes des Kathodenstreamers 100-mal höher als die Geschwindigkeit einer Elektronenlawine. Aus diesem Grund wird der Streamer als separate Stufe der vorläufigen Zerlegung einer elektrischen Entladung in ein Gas betrachtet.
Heinz Ratner beobachtete 1962 beim Experimentieren mit einer Wilson-Kamera den Übergang einer Lawine in einen Streamer. Leonard Loeb und John Meek (sowie unabhängig voneinander Raettner) schlugen ein Streamer-Modell vor, das erklärt, warum sich die selbsterhaltende Entladung mit so hoher Geschwindigkeit bildet.
Fakt ist, dass zwei Faktoren zu einer hohen Bewegungsgeschwindigkeit des Streamerkopfes führen. Der erste Faktor ist, dass das Gas vor dem Kopf durch resonante Strahlung angeregt wird, was zum Auftreten des sogenannten führt. Freie Elektronen in Samen während der assoziativen Ionisationsreaktion.
Keimelektronen werden entlang des Kanals effizienter gebildet, als dies bei der direkten Photoionisation der Fall wäre.Der zweite Faktor besteht darin, dass die elektrische Feldstärke der Raumladung in der Nähe des Streamer-Kopfes die durchschnittliche elektrische Feldstärke im Spalt übersteigt, wodurch eine hohe Ionisationsrate während der Ausbreitung der Streamer-Front erreicht wird.
Die obige Abbildung zeigt ein Diagramm der Entstehung eines Kathodenstreamers. Als der Kopf der Elektronenlawine die Anode erreichte, befand sich dahinter im Zwischenelektrodenraum noch ein Schweif in Form einer Ionenwolke. Hier entstehen durch die Photoionisierung des Gases Tochterlawinen, die sich an diese Wolke positiver Ionen anlagern. Die Ladung wird immer dichter und auf diese Weise entsteht ein sich selbst ausbreitender Fluss positiver Ladung – der Streamer selbst.
Theoretisch gibt es an diesem Punkt im Raum zwischen den Elektroden, an dem sich die Lawine in einen Streamer verwandelt, zu einem bestimmten Zeitpunkt einen Punkt, an dem das gesamte elektrische Feld (das von den Elektroden erzeugte elektrische Feld und das Raumladungsfeld des Streamer-Kopfes) zunimmt ) verschwindet. Es wird angenommen, dass dieser Punkt entlang der Lawinenachse liegt. Grundsätzlich handelt es sich bei der Streamer-Front um eine nichtlineare Ionisationswelle, eine Raumladungswelle, die im freien Raum als Verbrennungswelle entsteht.
Für die Bildung der Vorderseite des Kathodenstreamers ist die Emission von Strahlung außerhalb der Grenzen des Elektrodenspalts wesentlich.In dem Moment, in dem die elektrische Feldstärke im Streamer-Kopf einen kritischen Wert erreicht, der dem Beginn des Elektronenaustritts entspricht, wird das lokale Gleichgewicht zwischen dem elektrischen Feld und der Elektronengeschwindigkeitsverteilung gestört, was das Streamer-Modell im Allgemeinen erheblich verkompliziert Stromausfall von Gas.