Stroomtheorie van de elektrische doorslag van gassen

Het woord "flow" zelf wordt vertaald als "flow". Dienovereenkomstig is een "streamer" een reeks dunne vertakte kanalen waardoor elektronen en geïoniseerde gasatomen in een soort stroom bewegen. In feite is de streamer een voorloper van een corona- of vonkontlading onder omstandigheden van relatief hoge gasdruk en relatief grote elektrodeafstand.

De vertakte gloeiende kanalen van de streamer worden langer en overlappen elkaar uiteindelijk, dichten de opening tussen de elektroden - er worden continu geleidende filamenten (vonken) en vonkkanalen gevormd. De vorming van een vonkkanaal gaat gepaard met een toename van de stroom erin, een sterke toename van de druk en het verschijnen van een schokgolf aan de kanaalgrens, die we horen als een geknetter van vonken (donder en bliksem in miniatuur).

De streamerkop, die zich aan de voorkant van de kanaaldraad bevindt, gloeit het helderst. Afhankelijk van de aard van het gasvormige medium tussen de elektroden, kan de bewegingsrichting van de streamerkop een van twee dingen zijn, waardoor anodische en kathodische streamers worden onderscheiden.

Over het algemeen is een streamer een stadium van vernietiging dat tussen een vonk en een lawine ligt. Als de afstand tussen de elektroden klein is en de druk van het gasvormige medium ertussen laag is, omzeilt de lawinefase de streamer en gaat direct naar de vonkfase.

In tegenstelling tot de elektronenlawine wordt de streamer gekenmerkt door een hoge snelheid (ongeveer 0,3% van de lichtsnelheid) van de voortplanting van de kop van de streamer naar de anode of kathode, die vele malen hoger is dan de snelheid van elektronendrift simpelweg in een extern elektrisch veld.

Bij atmosferische druk en op een afstand van 1 cm tussen de elektroden is de voortplantingssnelheid van de kop van de kathodestreamer 100 keer hoger dan de snelheid van een elektronenlawine. Om deze reden wordt de streamer beschouwd als een afzonderlijke fase van de voorlopige afbraak van een elektrische ontlading in een gas.

Heinz Ratner experimenteerde in 1962 met een Wilson-camera en observeerde de overgang van een lawine in een streamer. Leonard Loeb en John Meek (evenals Raettner onafhankelijk) stelden een streamer-model voor dat verklaart waarom de zichzelf onderhoudende ontlading zo snel ontstaat.

Feit is dat twee factoren leiden tot een hoge bewegingssnelheid van de streamerkop. De eerste factor is dat het gas voor het hoofd wordt geëxciteerd door resonante straling, wat leidt tot het verschijnen van de zogenaamde. Vrije elektronen in zaden tijdens de associatieve ionisatiereactie.

Zaadelektronen worden efficiënter langs het kanaal gevormd dan zou gebeuren bij directe foto-ionisatie.De tweede factor is dat de elektrische veldintensiteit van de ruimtelading nabij de kop van de streamer groter is dan de gemiddelde elektrische veldintensiteit in de opening, waardoor een hoge ionisatiesnelheid wordt bereikt tijdens de voortplanting van het front van de streamer.

De figuur hierboven toont een diagram van de vorming van een kathodestreamer. Toen de kop van de elektronenlawine de anode bereikte, bevond zich daarachter nog een staart in de interelektroderuimte in de vorm van een wolk van ionen. Hier verschijnen, als gevolg van de foto-ionisatie van het gas, dochterlawines, die zich hechten aan deze wolk van positieve ionen. De lading wordt steeds dichter en op deze manier wordt een zichzelf voortplantende stroom van positieve lading verkregen - de streamer zelf.

Theoretisch is er op dit punt in de ruimte tussen de elektroden, waar de lawine overgaat in een streamer, op een bepaald moment een punt waar het totale elektrische veld (het elektrische veld gecreëerd door de elektroden en het ruimteladingsveld van de streamerkop ) verdwijnt. Aangenomen wordt dat dit punt langs de as van de lawine ligt. Kortom, het streamerfront is een niet-lineaire ionisatiegolf, een ruimteladingsgolf die in de vrije ruimte ontstaat als een verbrandingsgolf.

Voor de vorming van de voorkant van de kathodestreamer is de emissie van straling buiten de grenzen van de spleet tussen de elektroden essentieel.Op het moment dat de elektrische veldsterkte in de streamerkop een kritische waarde bereikt, wat overeenkomt met het begin van elektronenlekkage, is het lokale evenwicht tussen het elektrische veld en de elektronensnelheidsverdeling verstoord, wat het streamermodel van elektrische storing van gas.