222 nm gaz razryadning umumiy xususiyatlari
Ushbu maqolada o'rganilgan gaz razryadlarining asosiy turi toj ajralishidir. Korona oqishi chaqnash yoki yoyga aylanganda, ultrabinafsha nurlanish ham xuddi shunday kuchayadi va ikkalasining rivojlanish tendentsiyalari izchil bo'ladi. Shuning uchun, bu erda tadqiqot ob'ekti sifatida toj oqimi olinadi.
1. Korona oqimi
Yagona bo'lmagan elektr maydonida, agar elektron ko'chki Taunsendning o'z-o'zini ushlab turadigan zaryadsizlanish holatiga-tsa yoki to'liq bo'shliqqa aylanmay oqimga aylansa, yuqori{2}}maydon elektrodida intensiv ionlanish sodir bo'ladi, natijada mahalliylashtirilgan o'z-o'zini ushlab turadigan deşarj{{3}accompac. Bu hodisa korona oqishi deb ataladi. Korona zaryadsizlanishi atmosfera bosimi yoki undan yuqoriroq bosim ostida sodir bo'ladi, agar elektrod kichik egrilik radiusiga ega bo'lsa, zaryadsizlanish bo'shlig'ida elektr maydonining taqsimlanishi juda bir xil bo'lmagan{6}}va elektrod yuzasi yaqinidagi maydon kuchi juda kuchli.
Elektrod yaqinida nurli toj qatlami mavjud (shuningdek, ionlashtiruvchi qatlam yoki porlash qatlami deb ataladi). Bu qatlam ichida elektr maydoni nihoyatda kuchli boʻlib, kuchli ionlanish va qoʻzgʻalishni keltirib chiqaradi, bunda qoʻzgʻalgan zarrachalarning de{1}}qoʻzgʻalishi uzoq-ultrabinafsha nurlanishni, jumladan, xarakterli toʻlqin uzunligi 222 nm boʻlgan nurlanishni hosil qiladi. Toj qatlamidan tashqarida elektr maydoni zaif, ionlanish yoki qo'zg'alish juda kam yoki umuman sodir bo'lmaydi. Bu hudud toj oqimining tashqi zonasi deb ataladi va zaif porlashi bilan qorong'i hudud sifatida namoyon bo'ladi. Ijobiy va manfiy zaryadlangan zarralar kuchsiz elektr maydoni ostida ko'chib, bu bo'shliqning elektr o'tkazuvchanligini aniqlaydi. Korona qatlamidagi kuchli maydondan tashqi zonadagi zaif maydonga o'tish keskin emas, balki asta-sekin sodir bo'ladi. Binobarin, ionlanish va qo'zg'alish intensivligi ham kuchlidan kuchsizga asta-sekin kamayadi.
Korona zaryadsizlanishida elektrodlarning geometriyasi odatda hal qiluvchi rol o'ynaydi. Elektr maydonining -bir xil boʻlmasligi asosiy ionlanish jarayonini elektrod yaqinidagi mahalliy maydon nihoyatda yuqori boʻlgan hududlarda, ayniqsa egrilik radiusi kichik boʻlgan elektrodlar yonidagi yupqa qatlamlarda chegaralaydi. Gazning lyuminestsensiyasi faqat ionlanish zonasi, toj qatlami yoki porlash qatlami deb ataladigan ushbu mintaqada sodir bo'ladi. Bu hududdan tashqarida, kuchsiz elektr maydoni tufayli ionlanish minimal yoki umuman yo'q va oqim o'tkazuvchanligi musbat ionlar, manfiy ionlar yoki elektronlarning siljishiga tayanadi. Shunday qilib, ionlanish zonasidan tashqaridagi mintaqa drift mintaqasi yoki tashqi mintaqa deb ataladi. Agar faqat bitta elektrod toj hosil qilsa, drift mintaqasi asosan bitta qutbli zaryadlangan zarralarni o'z ichiga oladi, bu esa unipolyar oqimga olib keladi.
Korona zaryadsizlanishining joriy intensivligi elektrodlar orasidagi qo'llaniladigan kuchlanishga, elektrod shakliga, elektrodlararo masofaga, gaz xususiyatlariga va zichlikka bog'liq. Koronali razryad - bu o'z-o'zini ushlab turadigan{2}}bo'lib, uni boshlash yoki ushlab turish uchun tashqi ionlanish manbasini talab qilmaydi. Bundan tashqari, korona razryaddagi kuchlanishning pasayishi tashqi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan qarshilikka bog'liq emas, balki drift hududining o'tkazuvchanligi bilan belgilanadi. Drift hududida bir qutbli fazoviy zaryad mavjud bo'lsa, u oqim oqimiga to'sqinlik qiladi va toj razryadidagi kuchlanishning ko'p qismi ushbu drift hududiga to'g'ri keladi.
Korona zaryadsizlanishining boshlanishi va boshqa tushirish shakllariga o'tish
Elektrodlar orasidagi kuchlanish asta-sekin noldan oshgani sayin, dastlab faqat-o'zini ushlab turmaydigan{1}} qorong'u razryad paydo bo'ladi, bo'shliqdagi qoldiq ionlanish bilan aniqlanadigan juda zaif oqim. Kuchlanish "korona boshlang'ich kuchlanishi" ga yetganda (keyinchalik batafsil muhokama qilinadi), o'z-o'zini ushlab turmaydigan{4}}qora razryad o'z-o'zini ushlab turish holatiga-tojga o'tadi:
Korona zaryadsizlanishida yuqori integratsiya chegarasi d butun elektrodlararo masofani emas, balki faqat kichik egrilik radiusi bo'lgan elektrod yaqinidagi toj qatlamining qalinligini bildiradi. Ushbu d qalinligi ichida to'qnashuv ionlanishi va qo'zg'alish hosil qilish uchun etarlicha kuchli elektr maydoni o'rnatiladi. Qo'zg'aluvchan zarrachalarning o'z-o'zidan radiatsiyaviy o'tishlari qatlamning porlashiga olib keladi va 222 nm to'lqin uzunligidagi ultrabinafsha nurlar kabi ma'lum xarakterli spektral chiziqlar havo tojida ayniqsa sezilarli bo'ladi. Korona oqimi odatda mikroamperdan milliampergacha o'zgaradi. Kuchlanish ortishi bilan toj qatlami qalinlashadi, lyuminesans intensivligi oshadi va korona oqimi ko'tariladi. Bu ikkala elektrodning kengayib borayotgan korona qatlamlari bir-biri bilan uchrashguncha yoki qarama-qarshi elektrodga yetguncha davom etadi-ya'ni, ikki toj qatlami qalinligi yig'indisi (d₁ + d₂ 2B dan katta yoki unga teng, bu erda 2B elektrod oralig'i) yoki bitta toj qatlami qalinligi d 2B dan katta yoki unga teng bo'lganda. Bu vaqtda tushirish maydonining past-dala tashqi zonasi mavjud bo'lishni to'xtatadi. Past maydon hududining yo'qolishi bilan, deşarj oqimi keskin oshishi mumkin, natijada faqat kontaktlarning zanglashiga olib keladigan qarshiligi va quvvat manbai quvvati bilan cheklanadi. Agar kontaktlarning zanglashiga olib keladigan qarshiligi past bo'lsa va quvvat manbai cheklangan bo'lsa, korona deşarj uchqun chiqishiga o'tadi; agar quvvat manbai yuqori shahar oqimini etkazib bera olsa, korona deşarj yoy zaryadiga o'tadi.
2. Bo'shatish modellari
Silliq elektrodlar uchun haqiqiy Pd (bosim × masofa mahsuloti) sharoitida E/P ning boshlang'ich qiymati deyarli kritik (E/P)₀ ga teng. Biroq, elektrodda sirt pürüzlülüğü mavjud bo'lganda, bo'shliq bo'ylab makroskopik maydon kuchi kritik qiymatdan past bo'lsa ham, buzilish sodir bo'lishi mumkin. Buzilish maydoni kuchini Es kamaytirishni pürüzlülük koeffitsienti (teng . 2-21) yordamida ifodalash mumkin.
2.1 Pedersen modeli
Pedersen pürüzlülük omili, chiqish o'lchamlari va gaz bosimi o'rtasidagi bog'liqlikni keltirib chiqardi. U sirt pürüzlülüğünü 2-2-rasmda ko'rsatilganidek, silliq yuzada r radiusli yarim sharsimon o'simtalar sifatida modelladi. Amaliy aniqlashda mahalliylashtirilgan yuqori maydonlarni keltirib chiqaradigan bunday mikroskopik o'simtalar ko'pincha qisqa to'lqinli ultrabinafsha nurlanishning kuchayishiga olib keladi, shu jumladan 222 nm.
2.2 Tedford modeli
Tedford va boshqalar. 2-3-rasmda ko'rsatilganidek, ideallashtirilgan chiqadigan elektrodlarni yarim{1}}inqilob ellipsoidlari sifatida modellashtirdi va turli balandliklar{2}}to-baza nisbatlari (h/b) uchun hisoblash natijalarini taqdim etdi. Shubhasiz, p < 1 uchun haqiqiy p barcha h/b nisbatlari uchun Ph ≈ 40 (0,1 MPa·m) da Ph ning pasayishi bilan kamayishni boshlaydi. Bir elektrodda h balandlikda chiqib ketish bilan kritik maydon kuchiga bosim ostida d oraliqdagi bir xil maydon bo'shlig'ini ko'rib chiqing. Elektron ko'chki rivojlanishining buzilish mezoni maydon chiziqlari bo'ylab chiqadigan sirtdan boshlanadi:
Bu erda Va - 0 dan sk gacha bo'lgan maydon hududida qo'llaniladigan kuchlanish. Bo'shliq maydoni kritik darajada bo'lganligi sababli, ko'chki butun bo'shliq bo'ylab rivojlanishi mumkin. Agar chiqish effekti ahamiyatsiz bo'lsa, Va tashqi kuchlanish V ga chiqadigan holda teng bo'ladi: V=(E/P)₀ Pd=(B/k) Pd
Shunday qilib, tenglama quyidagicha bo'ladi: BP(d − sc)=K (2-27)
Bu erda sc - bo'shliq bo'ylab chiqadigan elektroddan maydon chizig'ining uzunligi. Har qanday o'simta shakli va ko'chki rivojlanishining barcha mumkin bo'lgan yo'llari bo'ylab, d - sc h dan kichik yoki unga teng. Tenglamadan. (2-27): BPh Agar bu tengsizlik saqlanib qolsa, buzilish maydonning kritik kuchidan past bo'lmaydi. Etarli darajada katta Pd bo'lgan amaliy sharoitlarda bir xil-maydonning parchalanish yo'li va maydon kuchi kritik qiymatlarga yaqinlashadi. Tajribalarda 222 nm diapazonda ultrabinafsha tasvirlash odatda sirt o'simtalari bilan boshlangan tojni erta tushirish hodisalarini aniqlash uchun ishlatiladi.
