Стример что это такое физика
СТРИМЕРЫ
Характерным отличием С. от лавины электронной является высокаяскорость распространения его головки к катоду или аноду (
10 6 м/с), значительно превосходящая дрейфовую скорость электронов во внешнемэлектрич. поле. Скорость катодного С. при атм. давлении и d =1см примерно на два порядка превосходит скорость лавины. Это служит основаниемдля выделения С. как самостоятельной предпробойной стадии. Переход лавиныв С. наблюдался Г. Ретером (Н. Raether, 1962) в спец. экспериментах с камеройВильсона. Л. Лёб (L. Loeb) и Дж. М. Мик (J.M.Meek), а также независимоот них Ретер предложили стримерную модель для объяснения высокой скоростиформирования самостоятельного разряда. Высокая скорость движения головкиС. объясняется действием двух факторов. Во-первых, газ перед головкой С.
Полезное
Смотреть что такое «СТРИМЕРЫ» в других словарях:
СТРИМЕРЫ — (англ. ед. ч. streamer), узкие светящиеся разветвленные каналы, образующиеся в предпробойных стадиях искровых и коронных разрядов, напр. молнии … Большой Энциклопедический словарь
Стримеры — (англ., единственное число streamer, от stream течь, проноситься) узкие светящиеся каналы, образующиеся внутри газа в электрическом поле при давлениях, близких к атмосферному и более высоких, в стадии, предшествующей пробою электрическому … Большая советская энциклопедия
стримеры — (англ., ед. ч. streamer, от stream течь, проноситься), узкие светящиеся разветвлённые каналы, образующиеся в предпробойных стадиях искровых и коронных разрядов, например молнии. * * * СТРИМЕРЫ СТРИМЕРЫ (англ., ед. ч. streamer), узкие светящиеся… … Энциклопедический словарь
СТРИМЕРЫ — (англ., ед. ч. streamer, от stream течь, проноситься), узкие светящиеся разветвлённые каналы, образующиеся в предпробойных стадиях искровых и коронных разрядов, напр. молнии … Естествознание. Энциклопедический словарь
Стримеры — … Википедия
Стример — Современный стример стандарта LTO и картридж к нему У этого термина существуют и другие значения, см. Стример (значения). Стример[1] … Википедия
ИСКРОВОЙ РАЗРЯД — (искра), неустановившийся электрич. разряд, возникающий в том случае, когда непосредственно после пробоя разрядного промежутка напряжение на нём падает в течение очень короткого времени (от неск. долей мкс до сотен мкс) ниже величины напряжения… … Физическая энциклопедия
Молния — I Молния гигантский электрический искровой разряд в атмосфере, проявляющийся обычно яркой вспышкой света и сопровождающим её Громом. Электрическая природа М. была раскрыта в исследованиях американского физика Б. Франклина, по идее… … Большая советская энциклопедия
Молния — I Молния гигантский электрический искровой разряд в атмосфере, проявляющийся обычно яркой вспышкой света и сопровождающим её Громом. Электрическая природа М. была раскрыта в исследованиях американского физика Б. Франклина, по идее… … Большая советская энциклопедия
Стримерная теория электрического пробоя газов
Разветвленные светящиеся каналы стримера удлиняются и в конце концов перекрывают, замыкают собой промежуток между электродами — образуется непрерывные проводящие нити (искры) и искровые каналы. Образование искрового канала сопровождается увеличением тока в нем, резким повышением давления, возникновением ударной волны на границе канала, что слышатся нами как треск искр (гром и молния в миниатюре).
Ярче всего светится головка стримера, находящаяся в передней части нити канала. В зависимости от характера газообразной среды между электродами, направление движения головки стримера может быть одним из двух, так различают анодный и катодный стримеры.
Вообще стример — это такая стадия пробоя, которая находится между искрой и лавиной. Если же расстояние между электродами мало, а давление газообразной среды между ними низко, то лавинная стадия минует стримерную и переходит сразу в искровую.
В отличие от электронной лавины, стример характеризуется высокой скоростью (порядка 0,3% скорости света) распространения головки стримера к аноду или катоду, которая многократно выше скорости дрейфа электронов просто во внешнем электрическом поле.
При атмосферном давлении и при расстоянии между электродами в 1 см, скорость распространения головки катодного стримера оказывается в 100 раз выше скорости электронной лавины. По этой причине стример рассматривается как отдельная предпробойная стадия электрического разряда в газе.
Хейнц Раетнер, экспериментируя в 1962 году с камерой Вильсона, наблюдал переход лавины в стример. Леонард Лёб и Джон Мик (так же как и Раетнер независимо от них) предложили стримерную модель, которая объяснила, почему самостоятельный разряд формируется со столь высокой скоростью.
Дело в том, что к высокой скорости движения головки стримера приводят два фактора. Первый фактор — газ перед головкой возбуждается резонансным излучением, что ведет к появлению так называемых затравочных свободных электронов в ходе реакции ассоциативной ионизации.
Затравочные электроны образуются по ходу канала более эффективно чем это происходило бы при прямой фотоионизации. Второй фактор — напряженность электрического поля пространственного заряда около головки стримера превосходит по средней напряженности электрическое поле в промежутке, таким образом достигается высокая скорость ионизации по ходу распространения фронта стримера.
На вышеприведенном рисунке изображена схема формирования катодного стримера. Когда головка лавины электронов достигла анода, в межэлектродном пространстве за ней еще остался хвост в виде облака ионов. Здесь из-за фотоионизации газа возникают дочерние лавины, которые к этому облаку положительных ионов присоединяются. Заряд все более уплотняется, и таким образом получается самораспространяющийся поток положительного заряда — непосредственно стример.
Теоретически в той точке пространства между электродами, где лавина переходит в стример, в определенный момент имеет место точка, где суммарное электрическое поле (электрическое поле создаваемое электродами и поле пространственного заряда головки стримера) обращается в ноль. Предполагается, что эта точка лежит на оси лавины. Вообще, фронт стримера — это нелинейная волна ионизации, волна пространственного заряда, которая возникает в свободном пространстве подобно волне горения.
Существенное значение для формирования фронта катодного стримера имеет выход излучения за пределы промежутка между электродами. В момент, когда в головке стримера величина напряженности электрического поля достигает критического значения, которое соответствует началу убегания электронов, происходит нарушение локального равновесия между электрическим полем и распределением электронов по скоростям, что вообще-то сильно усложняет стримерную модель электрического пробоя газа.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Стримеры
Характерным отличием С. от лавины электронной является высокая скорость распространения его головки к катоду или аноду (
10 6 м/с), значительно превосходящая дрейфовую скорость электронов во внешнем электрич. поле. Скорость катодного С. при атм. давлении и d = 1 см примерно на два порядка превосходит скорость лавины. Это служит основанием для выделения С. как самостоятельной предпробойной стадии. Переход лавины в С. наблюдался Г. Ретером (Н. Raether, 1962) в спец. экспериментах с камерой Вильсона. Л. Лёб (L. Loeb) и Дж. М. Мик (J.M.Meek), а также независимо от них Ретер предложили стримерную модель для объяснения высокой скорости формирования самостоятельного разряда. Высокая скорость движения головки С. объясняется действием двух факторов. Во-первых, газ перед головкой С. возбуждается резонансным излучением, что приводит к появлению свободных (затравочных) электронов в реакции ассоциативной ионизации 
Схема развития катодного стримера.
(Этот канал образования затравочных электронов существенно более эффективен, чем прямая фотоионизация газа.) Во-вторых, существует сильное электрич. поле, создаваемое пространственным зарядом вблизи головки С., превосходящее ср. поле в промежутке и тем самым обеспечивающее высокую скорость ионизации на фронте распространения.
По совр. представлениям, фронт С. представляет собой нелинейную волну ионизации, волну пространственного заряда, возникающую в свободном пространстве и аналогичную волне горения, волнам в биологически активных средах и т. п. (см. Ионизационные волны. Автоволны).
Для катодного С. большое влияние на формирование фронта оказывает выход излучения из межэлектродного промежутка.
При достижении в головке С. критич. значения поля, соответствующего началу убегания электронов (см. Убегающие электроны ),нарушается локальное равновесие между электрич. полем и распределением электронов по скоростям. Этот факт значительно усложняет модель С.
Стримеры бывают временными (существуют непродолжительное время) и нитевидными, что отличает их от коронный разряд. Они используются в таких областях, как производство озона, очистка воздуха или плазменная медицина. Если стример достигает проводника противоположной полярности, он создает ионизированный проводящий путь, по которому может течь большой ток, выделяя большое количество тепла, что приводит к электрическая дуга; это процесс, посредством которого молния лидеры создать путь для молний. Стримеры также можно наблюдать как спрайты в верхних слоях атмосферы. Из-за низкого давления спрайты намного больше, чем стримеры при давлении на грунт, см. законы подобия ниже.
Содержание
История
Теории стримерных разрядов предшествовал Джон Сили Таунсендс теория разряда [1] примерно с 1900 г. Однако стало ясно, что эта теория иногда несовместима с наблюдениями, особенно в случае более длительных разрядов или разрядов с более высоким давлением. В 1939 г. Леб [2] [3] и Raether [4] независимо друг от друга описали новый тип разряда, основываясь на своих экспериментальных наблюдениях. Вскоре после этого, в 1940 году, Мик представил теория искрового разряда, [5] которая количественно объяснила образование самораспространяющегося стримера. Эта новая теория стримерных разрядов успешно объяснила экспериментальные наблюдения.
Приложения
Физика стримеров
Стримеры могут появиться при приложении сильного электрического поля к изоляционному материалу, обычно к газу. Стримеры могут образовываться только в областях, где электрическое поле превышает диэлектрическая прочность (поле пробоя, поле пробоя) среды. Для воздуха при атмосферном давлении это примерно 30 кВ на сантиметр. Электрическое поле ускоряет немногих электроны и ионы которые всегда присутствуют в воздухе из-за естественных процессов, таких как космические лучи, радиоактивный распад, или же фотоионизация. Ионы намного тяжелее, поэтому они движутся очень медленно по сравнению с электронами. При движении электронов через среду они сталкиваются с нейтральными молекулами или атомами. Важные столкновения:
Когда электрическое поле приближается к полю пробоя, электроны между столкновениями набирают достаточно энергии, чтобы ионизировать атомы газа, сбивая электрон с атома. В поле пробоя существует баланс между образованием новых электронов (из-за ударной ионизации) и потерей электронов (из-за прилипания). Выше поля пробоя количество электронов начинает экспоненциально расти, и электронная лавина (Таунсендская лавина) формы.
Электронные лавины оставляют после себя положительные ионы, поэтому со временем все больше и больше космический заряд (Конечно, ионы удаляются во времени, но это относительно медленный процесс по сравнению с генерацией лавины). В конце концов, электрическое поле всего пространственного заряда становится сопоставимым с фоновым электрическим полем. как «переход от лавины к стримеру». В некоторых регионах полное электрическое поле будет меньше, чем раньше, но в других регионах оно станет больше, что называется усилением электрического поля. Новые лавины преимущественно растут в областях с сильным полем, поэтому может возникнуть самораспространяющаяся структура: стример.
Положительные и отрицательные стримеры
Есть положительные и отрицательные стримеры. Отрицательные стримеры распространяются против направления электрического поля, то есть в том же направлении, что и электроны. скорость дрейфа.Положительные стримеры распространяются в противоположном направлении. В обоих случаях канал стримеров электрически нейтрален и экранирован тонким слоем пространственного заряда. Это приводит к усиленному электрическому полю на конце канала, «голове» Как положительные, так и отрицательные стримеры растут за счет ударной ионизации в этой области сильного поля, но источник электронов сильно отличается.
В случае отрицательных стримеров свободные электроны ускоряются из канала в головную область. Однако для положительных стримеров эти свободные электроны должны приходить издалека, поскольку они ускоряются в канал стримера. Следовательно, отрицательные стримеры растут более диффузно. Поскольку диффузные стримеры имеют меньшее усиление поля, отрицательные стримеры требуют более высоких электрических полей, чем положительные стримеры. Поэтому в природе и в приложениях положительные стримеры встречаются гораздо чаще.
Как отмечалось выше, важным отличием является также то, что положительным стримерам необходим источник свободных электронов для их распространения. фотоионизация считается этим источником. [8] В газовых смесях азота и кислорода с высокой концентрацией кислорода возбужденный азот испускает УФ-фотоны, которые впоследствии ионизируют кислород. [9] Однако в чистом азоте или в азоте с небольшими добавками кислорода преобладающим механизмом образования фотонов является Тормозное излучение процесс. [10]
Законы подобия
Эмиссия убегающих электронов и фотонов высоких энергий
стримеры
Характерным отличием С. от лавины электронной является высокая скорость распространения его головки к катоду или аноду (
10 6 м/с), значительно превосходящая дрейфовую скорость электронов во внешнем электрич. поле. Скорость катодного С. при атм. давлении и d = 1 см примерно на два порядка превосходит скорость лавины. Это служит основанием для выделения С. как самостоятельной предпробойной стадии. Переход лавины в С. наблюдался Г. Ретером (Н. Raether, 1962) в спец. экспериментах с камерой Вильсона. Л. Лёб (L. Loeb) и Дж. М. Мик (J.M.Meek), а также независимо от них Ретер предложили стримерную модель для объяснения высокой скорости формирования самостоятельного разряда. Высокая скорость движения головки С. объясняется действием двух факторов. Во-первых, газ перед головкой С. возбуждается резонансным излучением, что приводит к появлению свободных (затравочных) электронов в реакции ассоциативной ионизации 
Схема развития катодного стримера.
(Этот канал образования затравочных электронов существенно более эффективен, чем прямая фотоионизация газа.) Во-вторых, существует сильное электрич. поле, создаваемое пространственным зарядом вблизи головки С., превосходящее ср. поле в промежутке и тем самым обеспечивающее высокую скорость ионизации на фронте распространения.
По совр. представлениям, фронт С. представляет собой нелинейную волну ионизации, волну пространственного заряда, возникающую в свободном пространстве и аналогичную волне горения, волнам в биологически активных средах и т. п. (см. Ионизационные волны. Автоволны).
Для катодного С. большое влияние на формирование фронта оказывает выход излучения из межэлектродного промежутка.
При достижении в головке С. критич. значения поля, соответствующего началу убегания электронов (см. Убегающие электроны ),нарушается локальное равновесие между электрич. полем и распределением электронов по скоростям. Этот факт значительно усложняет модель С.
Лит.: Лёб Л., Основные процессы электрических разрядов в газах, пер. с англ., М—Л.. 1950; Гетер Г., Электронные лавины и пробой в газах, пер. с англ., М., 1968; Лозанский Э. Д., Фирсов О. Б., Теория искры, М.,1975; Свирежев Ю. М., Нелинейные волны, диссипативные структуры и катастрофы в экологии, М., 1987; Лагарьков А. М., Руткевич И. М., Волны электрического пробоя в ограниченной плазме, М., 1989. Э. И. Асиновский.