СКОЛЬЗЯЩИЙ РАЗРЯД

СКОЛЬЗЯЩИЙ РАЗРЯД

- разновидность импульсного искрового разряда по поверхности диэлектрика. Картины распределения искровых каналовпо поверхности диэлектрика при С. р. впервые наблюдались в 1777 Г. К. Лихтенбергом(G. Ch. Lichtenberg) и наз. Лихтенберга фигурами. В сильных разрядахвысокие давления и темп-ры деформируют поверхность диэлектрика, запечатлеваяфигуры Лихтенберга; в слабых разрядах их можно сделать видимыми, посыпаяповерхность диэлектрика спец. порошком или проявляя подложенную под слойдиэлектрика фотопластинку. Впервые в фотографии С. р. был использован в1887 А. Тёплером (A. Toepler).

Типичная конфигурация электродов, между к-рыми происходит С. р., приведенана рис. 1: один из электродов (1 )представляет собой тонкую проволочку, <другой (3) - плоскую поверхность, отделённую от первого слоем диэлектрика(2), по к-рому стелется разряд.

Рис. 1. Скользящий по поверхности диэлектрика разряд: 1 - инициирующийэлектрод; 2 - диэлектрическая подложка; 3 - металлическая подложка - второйэлектрод.

Такая электродная конфигурация создаёт резко неравномерное электрич. <поле Е с преобладанием нормальной составляющей к поверхности диэлектрика. <Поэтому в С. р. могут быть достигнуты высокие значения Е при умеренныхамплитудах питающих высоковольтных импульсов.

При воздействии на электроды С. р. высоковольтного импульса напряженияс амплитудой 10⁴-10⁵ В и скоростью нарастания ~10¹² В/с в разрядном промежутке складываются условия, характерные для наносекундного пробоя электрического. Напряжённость электрич. поля в промежуткеможет усиливаться до 10² раз на микронеровностях поверхностидиэлектрика и электродов. При этом время развития разряда становится соизмеримымсо временем протекания элементарных процессов в плазме, что приводит котклонению от лавинного (таунсендовского) и стримерного механизмов (см. Пробой газа), и даже при протекании больших токов (-10⁵ А) разряд остаётся диффузным, канал дугового разряда не образуется.

В таких жёстких режимах ток лидерной (незавершённой) стадии может превышатьток последующего завершённого С. р., замыкающего разрядный промежуток, <а излучение разряда на этой стадии содержит интенсивную УФ-компоненту (вплотьдо мягкого рентгена). Это излучение создаёт свободные фотоэлектроны нарасстояниях, значительно превышающих критич. размеры первичных лавин. Приимпульсном напряжении 50- 200 кВ вдоль поверхности диэлектрика легко возникаютплазменные поверхности протяжённостью до 200 см, яркостная темп-pa к-рыхможет достигать 6*10⁴ К. Специфика С. р. определяется активнымвзаимодействием плазмы разряда с поверхностью диэлектрика, что отражаетсяна спектральных характеристиках излучения плазмы. Канал С. р. ограниченв пространстве диэлектрич. подложкой, поэтому площадь его сечения меньше, <а погонное электрич. сопротивление соответственно больше, чем у свободногоискрового разряда. Малая индуктивность и. относительно большое сопротивлениезавершённого С. р. обеспечивают высокую мощность энерговыделения в каналеразряда, что приводит к образованию плотной высокотемпературной плазмыс большой площадью излучающей поверхности (м ²).

Рис. 2. Спектр излучения электрических разрядов Б азоте при атмосферномдавлении: а - искровой разряд между вольфрамовыми электродами; б - завершённыйскользящий разряд по поверхности лавсановой плёнки.

Поступление паров диэлектрика в плазму С. р. изменяет спектр его излучения, <что важно при использовании С. р. как открытого источника УФ-излучения. <На рис. 2 представлены спектры обычного искрового и скользящего по поверхностидиэлектрика разрядов при одинаковом уд. энерговкладе. Видно, что в областивакуумного ультрафиолета интенсивность спектральных линий в случае С. р. <на порядок выше. Т. к. спектр излучения С. р. имеет ярко выраженную дискретность, <то возможно повышать интенсивность излучения в нужной спектральной областиподбором соответствующего материала диэлектрич. подложки.

С. р. широко применяется при решении ряда научно-прикладных задач, вчастности при создании низкоиндуктивных сильноточных коммутаторов, источниковпредионизации в импульсных газовых лазерах, плазменных электродов для организацииоднородного сильноточного объёмного разряда при повышенных давлениях (см. Электроды плазменные). Плазма С. р. используется в качестве активнойсреды лазеров на самоограниченных переходах (лазеры на N₂, Ar,Ne и др.).

Лит.: Фольрат К., Искровые источники света и высокочастотнаякинематография, в кн.: Физика быстропротекающих процессов, пер. с нем.,англ., т. 1, М., 1971; Д а ш у к П. Н., Челноков Л. Л., Ярышева М. Д.,Характеристики скользящего разряда по поверхности твердых диэлектриковприменительно к высоковольтным коммутаторам, «Электронная техника, сер,4. Электровакуумные и газоразрядные приборы», 1975, № 6, с. 9; А н д ре е в С. И., 3 о б о в Е. А., Сидоров А. Н., Метод управления развитиеми формированием системы параллельных каналов скользящих искр в воздухепри атмосферном давлении, «Ж. ПМТФ», 1976, № 3, с. 12; 3 а р о с л о вД. Ю., Кузьмин Г. П., Тарасенко В. Ф., Скользящий разряд с СО ₂ и эксимерных лазерах, «Радиотехника и электроника», 1984, т. 29, в. 7,с. 1217; Брынзалов П. П. и др., Азотный лазер на основе скользящего поповерхности диэлектрика разряда, «Квантовая электроника», 1988, т. 15,№ 10, с. 1971. Г. П. Кузьмин.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.