Théorie des flux du claquage électrique des gaz

Le mot "flux" lui-même est traduit par "flux". En conséquence, un « streamer » est un ensemble de canaux minces ramifiés à travers lesquels les électrons et les atomes de gaz ionisés se déplacent dans une sorte de flux. En fait, la flûte est un précurseur d'une décharge corona ou par étincelle dans des conditions de pression de gaz relativement élevée et d'espacement d'électrode relativement grand.

Les canaux lumineux ramifiés de la banderole s'allongent et finissent par se chevaucher, comblent l'écart entre les électrodes - des filaments conducteurs continus (étincelles) et des canaux d'étincelles se forment. La formation d'un canal d'étincelles s'accompagne d'une augmentation du courant dans celui-ci, d'une forte augmentation de la pression et de l'apparition d'une onde de choc à la limite du canal, que nous entendons comme un crépitement d'étincelles (tonnerre et éclairs en miniature).

La tête de banderole, située à l'avant du filetage du canal, brille le plus. Selon la nature du milieu gazeux entre les électrodes, le sens de déplacement de la tête de flûte peut être de deux choses, distinguant ainsi les flûtes anodiques et cathodiques.

En général, un streamer est une étape de destruction qui se situe entre une étincelle et une avalanche. Si la distance entre les électrodes est petite et que la pression du milieu gazeux entre elles est faible, alors l'étage d'avalanche contourne la flûte et passe directement à l'étage d'étincelle.

Contrairement à l'avalanche d'électrons, le streamer se caractérise par une vitesse élevée (environ 0,3% de la vitesse de la lumière) de la propagation de la tête du streamer vers l'anode ou la cathode, qui est plusieurs fois supérieure à la vitesse de dérive des électrons simplement dans un champ électrique extérieur.

A pression atmosphérique et à une distance de 1 cm entre les électrodes, la vitesse de propagation de la tête du streamer cathodique est 100 fois supérieure à la vitesse d'une avalanche d'électrons. Pour cette raison, la flûte est considérée comme une étape distincte de claquage préliminaire d'une décharge électrique dans un gaz.

Heinz Ratner, expérimentant en 1962 avec une caméra Wilson, a observé la transition d'une avalanche en une banderole. Leonard Loeb et John Meek (ainsi que Raettner indépendamment) ont proposé un modèle de streamer qui explique pourquoi la décharge auto-entretenue se forme à un rythme aussi élevé.

Le fait est que deux facteurs conduisent à une vitesse de déplacement élevée de la tête de flûte. Le premier facteur est que le gaz devant la tête est excité par un rayonnement résonant, ce qui conduit à l'apparition de ce qu'on appelle. Électrons libres dans les graines lors de la réaction d'ionisation associative.

Les électrons germes se forment le long du canal plus efficacement que cela ne se produirait dans une photoionisation directe.Le deuxième facteur est que l'intensité du champ électrique de la charge d'espace près de la tête de la flûte dépasse l'intensité moyenne du champ électrique dans l'espace, réalisant ainsi un taux d'ionisation élevé pendant la propagation du front de la flûte.

La figure ci-dessus montre un schéma de la formation d'un streamer cathodique. Lorsque la tête de l'avalanche d'électrons a atteint l'anode, derrière elle, il y avait encore une queue dans l'espace interélectrode sous la forme d'un nuage d'ions. Ici, du fait de la photoionisation du gaz, des avalanches filles apparaissent, qui se fixent sur ce nuage d'ions positifs. La charge devient de plus en plus dense et on obtient ainsi un flux de charge positive auto-propagé - le streamer lui-même.

Théoriquement, en ce point de l'espace entre les électrodes, où l'avalanche se transforme en flûte, à un certain moment il y a un point où le champ électrique total (le champ électrique créé par les électrodes et le champ de charge d'espace de la tête de flûte ) disparaît. Ce point est supposé se trouver le long de l'axe de l'avalanche. Fondamentalement, le front de streamer est une onde d'ionisation non linéaire, une onde de charge d'espace qui se produit dans l'espace libre sous la forme d'une onde de combustion.

Pour la formation du front de la flûte cathodique, l'émission de rayonnement en dehors des limites de l'espace entre les électrodes est essentielle.Au moment où l'intensité du champ électrique dans la tête de streamer atteint une valeur critique, qui correspond au début de la fuite d'électrons, l'équilibre local entre le champ électrique et la distribution de vitesse des électrons est perturbé, ce qui complique en général beaucoup le modèle de streamer de claquage électrique du gaz.