Оценка влияния формы лавинно-стримерного перехода на распространение катодонаправленного стримера в воздухе

Аннотация

Электронная лавина — это компактная группа свободных электронов, дрейфующих в газе в электрическом поле и производящих ударную ионизацию газа. С электронной лавины начинается формирование стримерного разряда. Стример представляет собой квазинейтральный нетермоионизованный плазменный канал с избыточным зарядом на конце (концах). Преобразование лавины в стример называется лавинно-стримерным переходом, а параметры лавины в момент перехода и путь хкрит, пройденный ею до момента перехода, — критическими. Однолавинно-стримерная форма перехода реализуется, когда он происходит в середине разрядного промежутка (на удалении z > хкрит над поверхностью анода), а многолавинностримерная форма — когда он протекает вблизи поверхности анода (на малом расстоянии z < хкрит от нее). Значение расстояния z влияет на следующие параметры катодонаправленного стримера: скорость, напряженность электрического поля в его головке и канале, концентрация электронов и плотность объемного заряда в канале. Было проведено несколько вычислительных экспериментов для оценки влияния формы лавинно-стримерного перехода на параметры катодонаправленного стримера. При этом использовалась трехмерная численная модель стримера, созданная автором на кафедре Техники и электрофизики высоких напряжений МЭИ. Полученные результаты позволили сделать следующие выводы: во-первых, параметры катодонаправленного стримера слабо связаны со значением z, если z > хкрит (т. е. после однолавинно-стримерного перехода). Во-вторых, значения параметров катодонаправленного стримера уменьшаются при снижении значения z, если z < хкрит (т. е. после многолавинно-стримерного перехода). В-третьих, существует критическое значение z = zкрит (zкрит ≈ 0,6хкрит). Катодонаправленный стример не может устойчиво развиваться, если z < zкрит, так как в этом случае происходит диссипация объемного заряда стримера.