Большая Советская Энциклопедия (ИС) - Большая Советская Энциклопедия "БСЭ". Страница 15

Рис. 1. Защитный искровой промежуток: а — стержневой; б — кольцевой.

Искровой разряд

Искрово'й разря'д, искра, одна из форм электрического разряда в газах; возникает обычно при давлениях порядка атмосферного и сопровождается характерным звуковым эффектом — «треском» искры. В природных условиях И. р. наиболее часто наблюдается в виде молнии. И. р. в собственном смысле этого термина происходит, если мощность питающего его источника энергии недостаточна для поддержания стационарного дугового разряда или тлеющего разряда. В этом случае одновременно с резким возрастанием разрядного тока напряжение на разрядном промежутке в течение очень короткого времени (от несколько мксек до нескольких сотен мксек) падает ниже напряжения погасания И. р., что приводит к прекращению разряда. Затем разность потенциалов между электродами вновь растет, достигает напряжения зажигания И. р. и процесс повторяется. В других случаях, когда мощность источника энергии достаточно велика, также наблюдается вся совокупность явлений, характерных для И. р., но они являются лишь переходным процессом, ведущим к установлению разряда другого типа — чаще всего дугового.

  И. р. представляет собой пучок ярких, быстро исчезающих или сменяющих друг друга нитевидных, часто сильно разветвленных полосок — искровых каналов. Эти каналы заполнены плазмой, в состав которой в мощном И. р. входят не только ионы исходного газа, но и ионы вещества электродов, интенсивно испаряющегося под действием разряда. Механизм формирования искровых каналов (и, следовательно, возникновения И. р.) объясняется стримерной теорией электрического пробоя газов. Согласно этой теории, из электронных лавин, возникающих в электрическом поле разрядного промежутка, при определённых условиях образуются стримеры — тускло светящиеся тонкие разветвленные каналы, которые содержат ионизированные атомы газа и отщепленные от них свободные электроны. Стримеры, удлиняясь, перекрывают разрядный промежуток и соединяют электроды непрерывными проводящими нитями. Происходящее затем превращение стримеров в искровые каналы сопровождается резким возрастанием силы тока и количества энергии, выделяющегося в них. Каждый канал быстро расширяется, в нём скачкообразно повышается давление, в результате чего на его границах возникает ударная волна. Совокупность ударных волн от расширяющихся искровых каналов порождает звук, воспринимаемый как «треск» искры (в случае молнии — гром).

  Величины, характеризующие И. р. (напряжение зажигания, напряжение погасания, максимальная сила тока, длительность), могут меняться в широких пределах в зависимости от параметров разрядной цепи, величины разрядного промежутка, геометрии электродов, давления газа и т. д. Напряжение зажигания И. р., как правило, достаточно велико. Градиент напряжения в искре понижается от нескольких десятков кв/см в момент пробоя до ~100 в/см спустя несколько микросекунд. Максимальная сила тока в мощном И. р. может достигать значений порядка нескольких сотен ка.

  Особый вид И. р. — скользящий И. р., возникающий вдоль поверхности раздела газа и твёрдого диэлектрика, помещенного между электродами. Области скользящего И. р., в которых преобладают заряды какого-либо одного знака, индуцируют на поверхности диэлектрика заряды другого знака, вследствие чего искровые каналы стелются по поверхности диэлектрика (см. Лихтенберга фигуры). Процессы, близкие к происходящим при И. р., свойственны также кистевому разряду.

  И. р. нашёл разнообразные применения в технике. С его помощью инициируют взрывы и процессы горения, измеряют высокие напряжения; его используют в спектроскопическом анализе, в переключателях электрических цепей, для высокоточной обработки металлов (см. Электроискровая обработка) и т. п.

  Лит. см. при ст. Электрический разряд в газах.

Искровой разрядник

Искрово'й разря'дник, безнакальный газонаполненный прибор, резко изменяющий свою электропроводность при возникновении разряда между электродами. И. р. применяют в качестве быстродействующего коммутатора (для защиты аппаратуры высоковольтных линий передачи электроэнергии и линий связи от опасных перенапряжении при грозовых и т. п. разрядах; для переключения высокочастотных и высоковольтных электрических цепей и т. д.) в устройствах связи, локации, ядерной и экспериментальной физики и т. д. Конструкция И. р., применяемых в радиотехнике, проста: в стеклянном или керамическом баллоне, наполненном газом, расположены 2 или несколько электродов из тугоплавких металлов или их сплавов. Для наполнения применяются инертные газы, их смеси, водород, азот, кислород, воздух, пары воды. По сравнению с другими приборами аналогичного назначения И. р. имеют ряд преимуществ: отсутствие накала, практически мгновенная готовность к работе, высокая надёжность, малые габариты и масса, простота конструкции и технологии производства. По принципу действия И. р. подразделяются на неуправляемые и управляемые. В неуправляемых И. р. (рис. 1) пробой происходит при определённых значениях напряжения, зависящего от конструкции прибора, в управляемых (рис. 2) — в определённой области напряжений при подаче импульсного напряжения на управляющий электрод.

  Ю. В. Киселев, В. В. Никитин.

Рис. 1. Неуправляемый искровой разрядник Р-28.

Искровой счётчик

Искрово'йсчётчик, прибор для регистрации заряженных частиц, основанный на возникновении искрового разрядав газе при попадании в него заряженной частицы. Даёт информацию о прошедшей частице в виде электрического импульса и яркой искры вблизи траектории частицы. Искра сопровождается ударной волной и хорошо слышимым звуком. И. с. состоит из двух плоскопараллельных электродов, находящихся в герметизированном объёме, наполненном инертным газом (Ar) и парами органических веществ (спирт, эфир и т. п.) при общем давлении 0,05 до 2 Мн/м² (от 0,5 до 20 атм). На электроды подаётся постоянное напряжение (несколько кв). Электроны, возникшие в газе на пути частицы вследствие ионизации атомов газа, ускоряются полем, ионизуют атомы газа (ударная ионизация) и создают электронно-фотонные лавины, перерастающие в искровой пробой между электродами.

  В отличие от Гейгера — Мюллера счётчика, где поле неоднородно и образовавшиеся электроны долго дрейфуют в область сильного электрического поля и лишь у нити производят ударную ионизацию, в И. с. электрическое поле однородно и ударная ионизация может начаться в любой точке рабочего объёма. Это приводит к очень малым временам запаздывания разряда по отношению к моменту прохождения частицы [в И. с. с зазором 0,1—0,2 мм и давлением 0,3—2 Мн/м² (3—20 атм)] получены запаздывания 100—10 нсек, что позволяет применить И. с. для измерений очень малых промежутков времени, например времени распада частиц. Однако И. с. обладают большим мёртвым временем (время восстановления И. с. после пробоя) ~ 1 мсек и поэтому не могут быть использованы в интенсивных потоках частиц.

  Кроме описанных И. с. с плоскопараллельными электродами, являющихся предшественниками искровой камеры, существуют И. с. для a-частиц. Катодом в нём служит металлическая пластинка, а анод в виде металлической нити натягивается на изоляторах параллельно катоду на расстоянии 1,5—2 мм. Счётчик работает обычно в воздухе при атмосферном давлении. При облучении газоразрядного промежутка И. с. b-частицами или g-квантами вследствие малой ионизующей способности электронов не наблюдается никакого эффекта. Если же между электродами счётчика пролетит (a-частица, обладающая гораздо большей ионизующей способностью, характер разряда сразу же меняется и в месте пролёта a-частицы проскакивает искра. Поэтому И. с. такого типа может быть применен для регистрации a-частиц в присутствии интенсивного b- и g-излучений.