ทฤษฎีกระแสการแตกตัวของแก๊สด้วยไฟฟ้า

คำว่า "ไหล" นั้นแปลว่า "ไหล" ดังนั้น «ลำแสง» คือชุดของช่องทางที่แตกแขนงบางๆ ซึ่งอิเล็กตรอนและอะตอมของก๊าซไอออไนซ์เคลื่อนที่ผ่านในลักษณะของการไหล ในความเป็นจริง ลำแสงเป็นสารตั้งต้นของการปล่อยโคโรนาหรือประกายไฟภายใต้สภาวะที่มีความดันก๊าซค่อนข้างสูงและระยะห่างของอิเล็กโทรดที่ค่อนข้างใหญ่

ช่องเรืองแสงที่แตกแขนงของลำแสงจะยาวขึ้นและทับซ้อนกันในที่สุด ปิดช่องว่างระหว่างอิเล็กโทรด - เกิดเส้นใยนำไฟฟ้า (ประกายไฟ) และช่องประกายไฟอย่างต่อเนื่อง การก่อตัวของช่องประกายไฟนั้นมาพร้อมกับการเพิ่มขึ้นของกระแสในนั้น, ความดันที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและการปรากฏตัวของคลื่นกระแทกที่ขอบเขตของช่องสัญญาณ, ซึ่งเราได้ยินว่าเป็นเสียงแตกของประกายไฟ (ฟ้าร้องและฟ้าผ่าในขนาดเล็ก)

หัวสตรีมเมอร์ที่อยู่ด้านหน้าของเธรดช่องจะสว่างที่สุด ขึ้นอยู่กับลักษณะของตัวกลางที่เป็นก๊าซระหว่างขั้วไฟฟ้า ทิศทางการเคลื่อนที่ของหัวลำแสงสามารถเป็นได้สองอย่าง ดังนั้นจึงเป็นการจำแนกลำแสงขั้วบวกและขั้วลบ

โดยทั่วไป ลำแสงคือระยะแห่งการทำลายล้างที่อยู่ระหว่างประกายไฟและหิมะถล่ม หากระยะห่างระหว่างอิเล็กโทรดมีขนาดเล็กและความดันของตัวกลางที่เป็นก๊าซระหว่างขั้วทั้งสองต่ำ ขั้นหิมะถล่มจะข้ามลำแสงและตรงไปยังขั้นจุดประกายไฟ

ซึ่งแตกต่างจากการถล่มของอิเล็กตรอน ลำแสงมีลักษณะเป็นความเร็วสูง (ประมาณ 0.3% ของความเร็วแสง) ของการแพร่กระจายของส่วนหัวของลำแสงไปยังขั้วบวกหรือแคโทด ซึ่งสูงกว่าความเร็วของการเลื่อนของอิเล็กตรอนธรรมดาหลายเท่า ในสนามไฟฟ้าภายนอก

ที่ความดันบรรยากาศและระยะห่างระหว่างอิเล็กโทรด 1 ซม. ความเร็วการแพร่กระจายของหัวแคโทดสตรีมเมอร์จะสูงกว่าความเร็วของอิเล็กตรอนถล่ม 100 เท่า ด้วยเหตุนี้ สตรีมเมอร์จึงถูกพิจารณาว่าเป็นอีกขั้นหนึ่งของการแยกสลายเบื้องต้นของการปล่อยไฟฟ้าเป็นแก๊ส

Heinz Ratner ทดลองในปี 1962 ด้วยกล้อง Wilson สังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงของหิมะถล่มเป็นลำแสง Leonard Loeb และ John Meek (รวมถึง Raettner แยกกัน) เสนอโมเดลสตรีมเมอร์ที่อธิบายว่าทำไมการปลดปล่อยแบบยั่งยืนจึงเกิดขึ้นในอัตราที่สูงเช่นนี้

ความจริงก็คือมีปัจจัยสองประการที่ทำให้หัวสตรีมเมอร์เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง ปัจจัยแรกคือก๊าซที่อยู่ด้านหน้าศีรษะถูกกระตุ้นด้วยรังสีเรโซแนนซ์ ซึ่งนำไปสู่ลักษณะของสิ่งที่เรียกว่า อิเล็กตรอนอิสระในเมล็ดระหว่างปฏิกิริยาไอออไนเซชันแบบเชื่อมโยง

อิเล็กตรอนของเมล็ดเกิดขึ้นตามช่องสัญญาณอย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าที่จะเกิดขึ้นในกระบวนการโฟโตอิออไนเซชันโดยตรงปัจจัยที่สองคือความเข้มของสนามไฟฟ้าของประจุอวกาศใกล้กับส่วนหัวของลำแสงนั้นมีค่ามากกว่าความเข้มของสนามไฟฟ้าเฉลี่ยในช่องว่าง จึงทำให้มีอัตราไอออไนเซชันสูงระหว่างการแพร่กระจายของลำแสงด้านหน้า

รูปด้านบนแสดงแผนผังการก่อตัวของแคโทดสตรีมเมอร์ เมื่อส่วนหัวของอิเล็กตรอนถล่มมาถึงขั้วบวก ด้านหลังยังคงมีหางอยู่ในช่องว่างระหว่างขั้วไฟฟ้าในรูปของเมฆไอออน ที่นี่ เนื่องจากโฟโตอิออนไนเซชันของก๊าซ ลูกสาวหิมะถล่มจึงปรากฏขึ้น ซึ่งเกาะกลุ่มไออนบวกนี้ไว้ ประจุจะมีความหนาแน่นมากขึ้นเรื่อย ๆ และด้วยวิธีนี้จะได้รับกระแสประจุบวกที่แพร่กระจายตัวเอง - ตัวสตรีมเมอร์เอง

ตามทฤษฎี ณ จุดนี้ในช่องว่างระหว่างอิเล็กโทรด ซึ่งหิมะถล่มกลายเป็นลำแสง ในช่วงเวลาหนึ่งจะมีจุดที่สนามไฟฟ้าทั้งหมด (สนามไฟฟ้าที่สร้างขึ้นโดยอิเล็กโทรดและสนามประจุอวกาศของหัวลำแสง ) หายไป จุดนี้สันนิษฐานว่าอยู่ตามแนวแกนของหิมะถล่ม โดยพื้นฐานแล้ว ลำแสงด้านหน้าเป็นคลื่นไอออไนเซชันแบบไม่เชิงเส้น ซึ่งเป็นคลื่นประจุอวกาศที่เกิดขึ้นในพื้นที่ว่างในรูปของคลื่นการเผาไหม้

สำหรับการก่อตัวของลำแสงแคโทดด้านหน้า การปล่อยรังสีออกนอกขอบเขตของช่องว่างระหว่างขั้วไฟฟ้าเป็นสิ่งจำเป็นในขณะที่ความแรงของสนามไฟฟ้าในส่วนหัวของสตรีมเมอร์ถึงค่าวิกฤต ซึ่งสอดคล้องกับจุดเริ่มต้นของการรั่วไหลของอิเล็กตรอน สมดุลระหว่างสนามไฟฟ้าและการกระจายความเร็วของอิเล็กตรอนจะถูกรบกวน ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะทำให้โมเดลของสตรีมเมอร์มีความซับซ้อนอย่างมาก การสลายตัวของแก๊สด้วยไฟฟ้า