скользящий разряд

СКОЛЬЗЯЩИЙ РАЗРЯД - разновидность импульсного искрового разряда по поверхности диэлектрика. Картины распределения искровых каналов по поверхности диэлектрика при С. р. впервые наблюдались в 1777 Г. К. Лихтенбергом (G. Ch. Lichtenberg) и наз. Лихтенберга фигурами. В сильных разрядах высокие давления и темп-ры деформируют поверхность диэлектрика, запечатлевая фигуры Лихтенберга; в слабых разрядах их можно сделать видимыми, посыпая поверхность диэлектрика спец. порошком или проявляя подложенную под слой диэлектрика фотопластинку. Впервые в фотографии С. р. был использован в 1887 А. Тёплером (A. Toepler).

Типичная конфигурация электродов, между к-рыми происходит С. р., приведена на рис. 1: один из электродов (1)представляет собой тонкую проволочку, другой (3) - плоскую поверхность, отделённую от первого слоем диэлектрика (2), по к-рому стелется разряд.

Рис. 1. Скользящий по поверхности диэлектрика разряд: 1 - инициирующий электрод; 2 - диэлектрическая подложка; 3 - металлическая подложка - второй электрод.

Такая электродная конфигурация создаёт резко неравномерное электрич. поле Е с преобладанием нормальной составляющей к поверхности диэлектрика. Поэтому в С. р. могут быть достигнуты высокие значения Е при умеренных амплитудах питающих высоковольтных импульсов.

При воздействии на электроды С. р. высоковольтного импульса напряжения с амплитудой 10⁴-10⁵ В и скоростью нарастания ~10¹² В/с в разрядном промежутке складываются условия, характерные для наносекундного пробоя электрического. Напряжённость электрич. поля в промежутке может усиливаться до 10² раз на микронеровностях поверхности диэлектрика и электродов. При этом время развития разряда становится соизмеримым со временем протекания элементарных процессов в плазме, что приводит к отклонению от лавинного (таунсендовского) и стримерного механизмов (см. Пробой газа ),и даже при протекании больших токов (-10⁵ А) разряд остаётся диффузным, канал дугового разряда не образуется.

В таких жёстких режимах ток лидерной (незавершённой) стадии может превышать ток последующего завершённого С. р., замыкающего разрядный промежуток, а излучение разряда на этой стадии содержит интенсивную УФ-компоненту (вплоть до мягкого рентгена). Это излучение создаёт свободные фотоэлектроны на расстояниях, значительно превышающих критич. размеры первичных лавин. При импульсном напряжении 50- 200 кВ вдоль поверхности диэлектрика легко возникают плазменные поверхности протяжённостью до 200 см, яркостная темп-pa к-рых может достигать 6*10⁴ К. Специфика С. р. определяется активным взаимодействием плазмы разряда с поверхностью диэлектрика, что отражается на спектральных характеристиках излучения плазмы. Канал С. р. ограничен в пространстве диэлектрич. подложкой, поэтому площадь его сечения меньше, а погонное электрич. сопротивление соответственно больше, чем у свободного искрового разряда. Малая индуктивность и. относительно большое сопротивление завершённого С. р. обеспечивают высокую мощность энерговыделения в канале разряда, что приводит к образованию плотной высокотемпературной плазмы с большой площадью излучающей поверхности (м²).

Рис. 2. Спектр излучения электрических разрядов Б азоте при атмосферном давлении: а - искровой разряд между вольфрамовыми электродами; б - завершённый скользящий разряд по поверхности лавсановой плёнки.

Поступление паров диэлектрика в плазму С. р. изменяет спектр его излучения, что важно при использовании С. р. как открытого источника УФ-излучения. На рис. 2 представлены спектры обычного искрового и скользящего по поверхности диэлектрика разрядов при одинаковом уд. энерговкладе. Видно, что в области вакуумного ультрафиолета интенсивность спектральных линий в случае С. р. на порядок выше. Т. к. спектр излучения С. р. имеет ярко выраженную дискретность, то возможно повышать интенсивность излучения в нужной спектральной области подбором соответствующего материала диэлектрич. подложки.

С. р. широко применяется при решении ряда научно-прикладных задач, в частности при создании низкоиндуктивных сильноточных коммутаторов, источников предионизации в импульсных газовых лазерах, плазменных электродов для организации однородного сильноточного объёмного разряда при повышенных давлениях (см. Электроды плазменные ).Плазма С. р. используется в качестве активной среды лазеров на самоограниченных переходах (лазеры на N₂, Ar, Ne и др.).

Лит.: Фольрат К., Искровые источники света и высокочастотная кинематография, в кн.: Физика быстропротекающих процессов, пер. с нем., англ., т. 1, М., 1971; Д а ш у к П. Н., Челноков Л. Л., Ярышева М. Д., Характеристики скользящего разряда по поверхности твердых диэлектриков применительно к высоковольтным коммутаторам, «Электронная техника, сер, 4. Электровакуумные и газоразрядные приборы», 1975, № 6, с. 9; А н д р е е в С. И., 3 о б о в Е. А., Сидоров А. Н., Метод управления развитием и формированием системы параллельных каналов скользящих искр в воздухе при атмосферном давлении, «Ж. ПМТФ», 1976, № 3, с. 12; 3 а р о с л о в Д. Ю., Кузьмин Г. П., Тарасенко В. Ф., Скользящий разряд с СО₂ и эксимерных лазерах, «Радиотехника и электроника», 1984, т. 29, в. 7, с. 1217; Брынзалов П. П. и др., Азотный лазер на основе скользящего по поверхности диэлектрика разряда, «Квантовая электроника», 1988, т. 15, № 10, с. 1971. Г. П. Кузьмин.

   <<      Предметный указатель      >>