תורת הזרמים של פירוק חשמלי של גזים

המילה "זרימה" עצמה מתורגמת כ"זרימה". בהתאם, "סטרימר" הוא קבוצה של תעלות מסועפות דקות שדרכן נעים אלקטרונים ואטומי גז מיוננים במעין זרימה. למעשה, הסטרימר הוא מבשר לפריקת קורונה או ניצוץ בתנאים של לחץ גז גבוה יחסית ומרווח אלקטרודות גדול יחסית.

התעלות הזוהרות המסועפות של הסטרימר מתארכות ולבסוף חופפות, סוגרות את הפער בין האלקטרודות - נוצרים חוטים מוליכים רציפים (ניצוצות) ותעלות ניצוצות. היווצרותו של תעלת ניצוצות מלווה בעלייה בזרם בה, עלייה חדה בלחץ והופעת גל הלם בגבול הערוץ, אותו אנו שומעים כפצפוץ של ניצוצות (רעמים וברקים בזעיר אנפין).

ראש הסטרימר, הממוקם בקדמת חוט הערוץ, זוהר בצורה הבהירה ביותר. בהתאם לאופי המדיום הגזי בין האלקטרודות, כיוון הנסיעה של ראש הסטרימר יכול להיות אחד משני דברים, ובכך להבחין בסטרימרים אנודיים וקתודיים.

באופן כללי, סטרימר הוא שלב של הרס שנמצא בין ניצוץ למפולת שלגים. אם המרחק בין האלקטרודות קטן ולחץ המדיום הגזי ביניהן נמוך, אזי שלב המפולת עוקף את הסטרימר ועובר ישירות לשלב הניצוץ.

בניגוד למפולת האלקטרונים, הסטרימר מאופיין במהירות גבוהה (כ-0.3% ממהירות האור) של התפשטות ראש הסטרימר אל האנודה או הקתודה, הגבוהה פי כמה ממהירות סחיפת האלקטרונים פשוט. בשדה חשמלי חיצוני.

בלחץ אטמוספרי ובמרחק של 1 ס"מ בין האלקטרודות, מהירות ההתפשטות של ראש הסטרימר הקתודה גבוהה פי 100 ממהירותה של מפולת אלקטרונים. מסיבה זו, הסטרימר נחשב כשלב נפרד של פירוק ראשוני של פריקה חשמלית לגז.

היינץ רטנר, שהתנסה ב-1962 במצלמת וילסון, צפה במעבר של מפולת שלגים לסטרימר. לאונרד לוב וג'ון מיק (כמו גם Raettner באופן עצמאי) הציעו מודל סטרימר המסביר מדוע הפריקה המקיימת את עצמה נוצרת בקצב כה גבוה.

העובדה היא ששני גורמים מובילים למהירות גבוהה של תנועה של ראש הסטרימר. הגורם הראשון הוא שהגז מול הראש נרגש על ידי קרינת תהודה, מה שמוביל להופעת מה שנקרא. אלקטרונים חופשיים בזרעים במהלך תגובת היינון האסוציאטיבית.

אלקטרונים זרעים נוצרים לאורך הערוץ בצורה יעילה יותר ממה שהיה קורה בפוטיון ישיר.הגורם השני הוא שעוצמת השדה החשמלי של מטען החלל ליד ראש הסטרימר עולה על עוצמת השדה החשמלי הממוצעת במרווח, ובכך משיגה קצב יינון גבוה במהלך התפשטות חזית הסטרימר.

האיור שלמעלה מציג תרשים של היווצרות של סטרימר קתודי. כאשר ראש מפולת האלקטרונים הגיע לאנודה, מאחוריה עדיין היה זנב בחלל הבין-אלקטרודה בצורת ענן של יונים. כאן, עקב הפוטוניזציה של הגז, מופיעות מפולות בת, הנצמדות לענן זה של יונים חיוביים. המטען הופך צפוף יותר ויותר, וכך מתקבלת זרימה מתפשטת עצמית של מטען חיובי - הסטרימר עצמו.

תיאורטית, בנקודה זו במרווח שבין האלקטרודות, שבו המפולת הופכת לסטרימר, ברגע מסוים יש נקודה שבה השדה החשמלי הכולל (השדה החשמלי שנוצר מהאלקטרודות ושדה הטעינה החלל של ראש הסטרימר ) נעלמת. מניחים שנקודה זו שוכנת לאורך ציר המפולת. בעצם, חזית הסטרימר היא גל יינון לא ליניארי, גל מטען חלל המתעורר בחלל הפנוי כגל בעירה.

להיווצרות החזית של סטרימר הקתודה, פליטת קרינה מחוץ לגבולות הפער בין האלקטרודות חיונית.ברגע שעוצמת השדה החשמלי בראש הסטרימר מגיעה לערך קריטי, התואם לתחילת דליפת אלקטרונים, מופר שיווי המשקל המקומי בין השדה החשמלי לפיזור מהירות האלקטרונים, מה שבאופן כללי מסבך מאוד את מודל הסטרימר של התמוטטות חשמלית של גז.