Өндөр давтамжтайгаар агаарт болон гадаргуугийн дагуу эвдрэх - дотоод өндөр хүчдэлийн байгууламжийн хатуу тусгаарлагч. Өндөр хүчдэлийн үед эвдрэл

Эвдрэлийн талаархи үндсэн ойлголтууд

Бид янз бүрийн зүйлийг харлаа физик үзэгдлүүд, диэлектрик нь бараг дамжуулдаггүй орчин хэвээр байх үед хэт өндөр эрчимгүй цахилгаан талбайн нөлөөн дор диэлектрикт үүсдэг. Гэсэн хэдий ч хүчдэлийн зохих өсөлт бүхий цахилгаан талбайн хүч нь энэ төлөвийг зөрчихөд хүргэдэг. Үүний үр дүнд диэлектрик нь дамжуулагчгүй төлөвөөс төлөвт шилжих болно өндөр дамжуулалт, гэхдээ хүчдэл хэрэглэж буй дээжийг бүхэлд нь биш, харин зөвхөн нэг электродоос нөгөөд чиглэсэн нарийн суваг.

Цахилгаан орны нөлөөгөөр диэлектрик дотор дамжуулагч суваг үүсэх үзэгдлийг гэнэ. эвдрэл . Задаргаа байж магадгүй бүрэн , хэрэв дамжуулагч суваг нэг электродоос нөгөөд шилжиж, тэдгээрийг хаадаг бол, бүрэн бус , хэрэв дамжуулагч суваг нь ядаж нэг электрод хүрэхгүй бол, ба хэсэгчилсэн , хэрэв зөвхөн хатуу диэлектрикийн хий эсвэл шингэн орцыг нэвтлэх юм бол. Хатуу диэлектрикийн хувьд эзэлхүүнээр задрахаас гадна гадаргуу дээр (хий эсвэл шингэн хэлбэрээр) задрах боломжтой. гадаргуугийн эвдрэл .

Диэлектрик дээжийг задлахад хүргэдэг хамгийн бага хүчдэлийг нэрлэдэг эвдрэлийн хүчдэл ().

Диэлектрик дээжийн одоогийн хүчдэлийн шинж чанар (эсвэл цахилгаан тусгаарлагч), ердийн хүчдэлийн шугаман ( У), ойртох тусам шугаман байдлаас хазайдаг Уруу U np(Зураг 9.13). Эвдрэх үед диэлектрикээр дамжин өнгөрөх гүйдэл огцом нэмэгддэг тул . Эвдрэлийн голомт дээр оч эсвэл цахилгаан нум үүсдэг. Электродуудын хооронд плазмын өндөр дамжуулагч задралын суваг үүссэний улмаас дээж нь богино холболттой болж, гүйдэл нэмэгдэж байгаа хэдий ч түүн дээрх хүчдэл буурдаг.

Цагаан будаа. 9.13. Цахилгаан тусгаарлагчийн одоогийн хүчдэлийн шинж чанар

Хэрэв хийн эсвэл шингэн диэлектрикийн эвдрэл гарсан бол молекулуудын хөдөлгөөнөөс болж эвдэрсэн хэсэг нь хүчдэлийг арилгасны дараа анхны шинж чанар, үнэ цэнийг нь сэргээдэг. Уnх(гэхдээ хүчин чадал, үргэлжлэх хугацаатай бол цахилгаан нумДиэлектрикийн бүх эзлэхүүнд мэдэгдэхүйц өөрчлөлт гарахаар тийм ч чухал биш байсан). Хатуу диэлектрикийн эвдрэлийн дараа түүний дотор цоорсон (тиймээс "эвдрэл" гэж нэрлэдэг), шатсан эсвэл хайлсан нүх хэлбэрээр ул мөр үлддэг. жигд бус хэлбэр. Хэрэв хүчдэлийг дахин хэрэглэвэл эвдрэл нь дүрмээр бол өмнө нь цоолсон газарт мэдэгдэхүйц буурсан хүчдэлд тохиолддог.

Зарим тохиолдолд диэлектрикийн задралын дараа дамжуулагч задралын бүтээгдэхүүн задралын сувагт үлдэж, диэлектрик нь хүчээ алддаг. цахилгаан тусгаарлагч шинж чанар. Дамжуулагч ул мөр ("зам") үүсэхтэй холбоотой хатуу диэлектрикийн гадаргуугийн эвдрэлийг гадаргуугийн эвдрэл гэж нэрлэдэг. мөрдөх .

Цахилгаан тусгаарлагчийн нэрлэсэн хүчдэл нь эвдрэлийн хүчдэлээс бага байх ёстой. хэмжээ, харьцаатай тэнцүү байнанэрлэсэн хүчдэлийн эвдрэлийн хүчдэл гэж нэрлэдэг цахилгаан бат бэхийн аюулгүй байдлын хүчин зүйл .

Утга U npдиэлектрик нь хүчдэлийн хэрэглээний хугацаатай шууд холбоотой. Тиймээс богино хугацааны импульсийн үед эвдрэл нь тогтмол эсвэл урт хугацааны ээлжит хүчдэлээс илүү өндөр хүчдэлд тохиолддог.

Өндөр эрчимтэй цахилгаан талбайд удаан хугацаагаар өртөх нь хүргэдэг эргэлт буцалтгүй үйл явцдиэлектрик дотор, үүний үр дүнд түүний эвдрэлийн хүчдэл буурдаг, өөрөөр хэлбэл. болж байна тусгаарлагчийн цахилгаан хөгшрөлт . Ийм хөгшрөлтийн улмаас тусгаарлагчийн ашиглалтын хугацаа хязгаарлагдмал байдаг. Хамааралтай муруй U npхүчдэл хэрэглэх үеэс эхлэн дуудагдана цахилгаан тусгаарлагчийн амьдралын муруй . Эвдрэлийн хүчдэл ( U np) диэлектрикийн зузаан нэмэгдэх тусам нэмэгдэнэ h.

Материалын цахилгаан орон дахь эвдрэлийг эсэргүүцэх чадварыг тодорхойлохын тулд эвдрэл үүсэх үед цахилгаан орны хүч чадлын тухай ойлголтыг танилцуулав.

Эвдрэлд хүргэдэг жигд цахилгаан орны эрчимийг нэрлэдэг цахилгаан хүч . Цахилгаан хүч ( E pr) нэг юм хамгийн чухал үзүүлэлтүүдцахилгаан тусгаарлагч материал.

Хийн, шингэн, хатуу диэлектрикийн задралын механизм нь ихээхэн ялгаатай байдаг.

Хийн эвдрэл

Дэлхийн цацраг идэвхт бодисын нөлөөн дор 1 см 3 агаарт 1 секундын дотор үүссэн электронуудын тоо. сансрын туяа, 10-аас 20 хооронд хэлбэлздэг. Эдгээр электронууд нь хүчтэй талбар дахь хийн задралд хүргэдэг анхны цэнэгүүд юм. Цахилгаан талбайн хүч нэмэгдэхийн хэрээр хоёр мөргөлдөөний хоорондох электронууд хийн молекулуудыг ионжуулахад хангалттай энергийг олж авдаг.

At өгөгдсөн утгуудхийн даралт ба температур, нөлөөллийн ионжуулалт нь тодорхой талбайн хүчнээс эхэлдэг. Энэ талбайн хүч ( Э) гэж нэрлэдэг анхны хурцадмал байдал .

Зарим хийд (жишээлбэл, хүчилтөрөгч, нүүрстөрөгчийн давхар исэл, усны уур), тусгаарлагдсан электрон нь өөр нэг төвийг сахисан молекултай дараагийн уулзалтын үеэр түүнтэй нэгдэж, электрон сөрөг ион болгон хувиргадаг.

Үндсэн ионжуулалтыг электронууд гүйцэтгэдэг. Үүний үр дүнд тэд атом, молекулуудтай мөргөлдөхдөө шинэ электрон үүсгэдэг. Талбайн нөлөөн дор ялгардаг "хоёрдогч" электронууд нь эргээд хийн молекулуудын иончлолыг үүсгэдэг. Энэ үйл явцын үр дүнд хийн завсар дахь электронуудын тоо нуранги шиг нэмэгдэж, маш хурдан нэмэгддэг. Электронуудын нөлөөллийн ионжуулалт нь хийн задралын үндэс болдог.

Нэг жигд бус талбарт хийн задралын нэг онцлог шинж чанар нь хэлбэрээр хэсэгчилсэн ялгадас гарах явдал юм. титэм талбайн хүч эгзэгтэй утгад хүрдэг газруудад, хамт цаашдын шилжилттитэмүүд оч ялгарахба хүчдэл нэмэгдэх тусам нуман .

Технологийн хувьд гадаргуугийн анивчдаг гэж нэрлэгддэг хатуу диэлектрикийн гадаргуу дээрх агаарын задрал нь электродуудын хооронд зөвхөн агаар байх үеийнхээс бага хүчдэлд тохиолддог. Цэнэглэх хүчдэлийн утга нь электрод ба диэлектрикийн тохиргоо, хүчдэлийн давтамж, диэлектрик гадаргуугийн төлөв байдал, агаарын даралт зэргээс шалтгаалан цахилгаан талбайн хэлбэрээс хамаарна.

Шингэн диэлектрикийн задрал

Шингэн диэлектрикийн задралын хүчдэл нь хийтэй харьцуулахад хамаагүй өндөр байдаг хэвийн нөхцөл. Диэлектрик шингэний задралын механизм ба цахилгаан хүч нь үндсэндээ тэдгээрийн цэвэршилтээс хамаардаг. Цахилгааны эвдрэлЦахилгаан талбайн богино хугацааны нөлөөн дор сайтар цэвэршүүлсэн шингэн нь электронуудын нөлөөллийн иончлол ба катодын хүйтэн ялгаралт гэсэн хоёр процессын хослолын үр дүнд үүсдэг. Үүний дагуу сайтар цэвэршүүлсэн шингэний цахилгааны хүч нь хийнээс хоёр дахин их бөгөөд ойролцоогоор 100 МВ/м байна. Үүнийг илүү богино дундаж чөлөөт замтай нягт орчинд электрон хөдөлгөхийн тулд илүү их талбайн хүч шаардагддагтай холбон тайлбарлаж байна. λ ), иончлоход хангалттай энергийг хуримтлуулсан.

Бохирдсон, техникийн хувьд цэвэр шингэний задралын шинж чанарыг хольцын хэсгүүдийн хөдөлгөөн, дахин хуваарилалттай холбоотой процессоор тодорхойлдог.

Хурц бууралт E prЭнэ нь шингэн нь нойтон органик утас (цаас, нэхмэл эдлэл) -ээр бохирдсон үед тохиолддог, учир нь ийм утаснууд нь цахилгаан дамжуулах чанар өндөртэй гүүр үүсгэх чадвартай байдаг. Хэрэв гүүр нь электродын аль нэгэнд хүрвэл энэ электродын зүү хэлбэрийн өргөтгөл болж үйлчилдэг бөгөөд үүний үр дүнд электродын хоорондын зай буурч, талбайн жигд бус байдал нэмэгддэг. "Хуурай" утаснуудын хувьд гүүр нь өндөр эсэргүүцэлтэй, бага нөлөө үзүүлдэг E prшингэн. Шингэн диэлектрик дэх хамгийн түгээмэл хольц бол ууссан эсвэл эмульсийн төлөвт байж болох чийг юм.

Хатуу диэлектрикийн задаргаа

Хатуу диэлектрикийн задралын физик зураг өөр өөр тохиолдолөөр байж болно. Ионжуулалтын үйл явцын зэрэгцээ хүчтэй цахилгаан орон (халаалт, химийн урвал, хэсэгчилсэн цэнэггүйдэл, цахилгаан гүйдлийн үр дүнд үүссэн механик стресс, нэг төрлийн бус байдлын хил дээр орон зайн цэнэг үүсэх гэх мэт). Тиймээс хатуу диэлектрикийн задралын хэд хэдэн механизмыг ялгаж үздэг: цахилгаан, цахилгаан дулаан, цахилгаан химийн болон ионжуулалт.

Цахилгааны эвдрэл цахилгаан талбайн шууд нөлөөн дор диэлектрик хэсгүүдийн хоорондын холбоо тасрах эсвэл цохилтын ионжуулалтаас үүссэн эвдрэл юм.

Цахилгаан хүч ( E pr) цахилгааны эвдрэлийн үед хатуу диэлектрикийн хэмжээ харьцангуй нарийн хязгаарт - 100-1000 МВ/м, энэ нь ойролцоо байна. E prхүчтэй шахсан хиймөн маш цэвэр шингэн. Утга E prголчлон холбоотой дотоод бүтэцдиэлектрик (атомын нягтрал, тэдгээрийн холболтын бат бэх) ба үүнээс сул хамаардаг гадаад хүчин зүйлүүдтемператур, хэрэглэх хүчдэлийн давтамж, дээжийн хэлбэр, хэмжээ (маш бага зузаанаас бусад) гэх мэт. Энэ төрлийн эвдрэл нь диэлектрик алдагдал багатай макроскопийн хувьд нэгэн төрлийн диэлектрикийн хувьд ердийн зүйл юм. Энэ төрлийн эвдрэл нь 10 -7 ... 10 -8 секундээс илүүгүй хугацаанд тохиолддог бөгөөд дулааны энергийн улмаас үүсдэггүй. Цахилгааны эвдрэлийн үед цахилгааны хүч чадлын утга нь температураас тодорхой хэмжээгээр хамаардаг бөгөөд эхний шатанд маш нарийн суваг дахь диэлектрикийг устгах замаар дагалддаг.

Цахилгаан дулаан (дулааны ) эвдрэл гэдэг нь цахилгаан талбарт өртөх үед диэлектрик дэх дулааны процессын улмаас үүссэн эвдрэл бөгөөд диэлектрикийг устгахад хүргэдэг. Дулааны эвдрэл нь дулааны хэмжээнээс болж диэлектрик ялгарах үед үүсдэг диэлектрик алдагдал, өгөгдсөн нөхцөлд ялгарах дулааны хэмжээнээс хэтэрсэн; Энэ тохиолдолд энэ нь зөрчигддөг дулааны тэнцвэр, мөн үйл явц нь нуранги шиг шинж чанартай болдог.

Дулааны эвдрэлийн үзэгдэл нь цахилгаан орон дахь материалыг хайлах, хагарах, нүүрсжүүлэх гэх мэт температурт халаахад хүргэдэг. Дулааны задралын үед эвдрэлийн хүчдэлийн утга нь зөвхөн материалын шинж чанар төдийгүй бүтээгдэхүүний шинж чанар юм. цахилгаан ба иончлолын эвдрэлийн эсрэг, эвдрэлийн хүчдэл нь материалын шинж чанар, тухайлбал түүний цахилгааны хүч чадалд үйлчилдэг.

Диэлектрикийг халааснаас үүсэх эвдрэлийн хүчдэл нь хүчдэлийн давтамж, хөргөлтийн нөхцөл, температураас хамаарна орчингэх мэт Үүнээс гадна цахилгаан дулааны (эвдрэл) хүчдэл нь материалын халуунд тэсвэртэй байдлаас хамаарна. Органик диэлектрик (жишээлбэл, полистирол) нь бусад төрлийн органик бус диэлектрикүүд (кварц, керамик) -аас "цахилгаан дулааны" задралын хүчдэл багатай байдаг. тэгш нөхцөл, хэрэв зөвхөн тэдний бага дулаан эсэргүүцэлтэй холбоотой бол.

Цахилгаан химийн задрал улмаас химийн процессууд, цахилгаан талбайн нөлөөгөөр диэлектрикийн өөрчлөлтөд хүргэдэг. Химийн өөрчлөлтӨндөр хүчдэлийн үед (хөгшрөлт) электролиз, агаарт озон байгаа гэх мэт зэргээс шалтгаалан үүсдэг. Цахилгааны хөгшрөлт нь шууд хүчдэлд өртөхөд онцгой ач холбогдолтой бөгөөд хувьсах хүчдэлд өртөх үед мэдэгдэхүйц бага байдаг.

Ионжуулалтын задрал – энэ нь диэлектрик дэх хэсэгчилсэн цэнэгийн улмаас иончлолын процессоос үүдэлтэй эвдрэл юм. Энэ нь агаарын хольц бүхий диэлектрикийн хувьд хамгийн түгээмэл байдаг (жишээлбэл, цаасан тусгаарлагч). Агаарын нүх сүв дэх талбайн өндөр хүчдэлийн үед агаарын ионжилт, озон үүсэх, хурдасгасан ионууд, дулаан үүсгэх. Эдгээр бүх үйл явц нь тусгаарлагчийг аажмаар устгах, буурахад хүргэдэг E pr.

Дээр дурдсанчлан хатуу диэлектрикүүдэд эзэлхүүнээс гадна бас боломжтой байдаг гадаргуугийн эвдрэл , өөрөөр хэлбэл хатуу тусгаарлагчийн гадаргуутай зэргэлдээх шингэн буюу хийн диэлектрикийн задрал. Учир нь E prшингэн, ялангуяа доорхи хий E prхатуу диэлектрик ба цахилгаан талбайн хүч чадлын ердийн бүрэлдэхүүн хэсэг нь интерфэйс дээр тасралтгүй үргэлжилдэг бол бөөнөөр болон гадаргуу дээрх электродуудын хооронд ижил зайтай байх үед эвдрэл нь үндсэндээ хатуу диэлектрикийн гадаргуугийн дагуу явагдана. Гадаргуугийн эвдрэлээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд сунгах шаардлагатай боломжтой аргагадаргуу дээр ялгадас гарах. Тиймээс тусгаарлагчийн гадаргууг атираат хэлбэртэй болгож, диэлектрикийн металжаагүй ирмэгийг конденсаторуудад үлдээдэг. Өнгөцхөн УprМөн цахилгаан тусгаарлагчийн гадаргууг лак, нэгдлүүд, өндөр цахилгаан бат бэх шингэн диэлектрикээр битүүмжлэх замаар тэдгээр нь нэмэгддэг.

Макроскопийн хувьд нэгэн төрлийн бус диэлектрикийн задрал

Практикт ашигладаг ихэнх диэлектрикүүд нь нэг төрлийн бус байдаг янз бүрийн төрөл. Жишээлбэл, керамик диэлектрик нь хэд хэдэн үе шатаас бүрддэг (талст ба шилэн), өөр өөр байдаг цахилгаан шинж чанар, мөн их эсвэл бага тооны нүх сүвтэй (агаарын хольцтой). Дарагдсан болон шархны бүтээгдэхүүн нь давхаргын бүтэцтэй байдаг, тэдгээрийн ээлжлэн давхаргууд нь мөн адил бус диэлектрик шинж чанартай байдаг.

Жижиг учраас E pr, ε Тэгээд γ хүчтэй цахилгаан талбарт байрлах сүвэрхэг диэлектрикийн хийн орцууд, эдгээр орцуудад хэсэгчилсэн цэнэгүүд үүсдэг ("гал асаах"). Эдгээр ялгадас үүсэх нь ихэвчлэн сүвэрхэг диэлектрик (иончлолын задрал) задрахад хүргэдэг гол үйл явц юм.

Сүвэрхэг диэлектрикийн цахилгааны хүчийг нэмэгдүүлэхийн тулд тэдгээрийг шингээж, нүхийг шингэнээр дүүргэх эсвэл цахилгааны өндөр хүч чадал бүхий цахилгаан тусгаарлагч материалыг хатууруулдаг. Тиймээс, шингээгүй кабелийн цаасны хувьд E pr= 3...5МВ/м ба нэгдэл шингээсэн зориулалттай E pr= 40...80 МВ/м.

Одоо бид дамжуулагчийн эргэн тойрон дахь талбайн зарим шинж чанарыг чанарын хувьд авч үзэх болно. Дамжуулагчийг цахилгаанаар цэнэглэцгээе, гэхдээ энэ удаад бөмбөрцөг биш, харин үзүүр эсвэл ирмэгтэй (жишээлбэл, 6.14-р зурагт үзүүлсэн хэлбэрээр). Тэгвэл энэ газрын талбай бусад газраас хамаагүй хүчтэй болно. Шалтгаан нь ерөнхий тоймЭнэ нь дамжуулагчийн гадаргуу дээр цэнэгүүд аль болох өргөн тархах хандлагатай байдаг бөгөөд үзүүрийн үзүүр нь бусад гадаргуугаас үргэлж хамгийн хол байдаг. Тиймээс хавтан дээрх цэнэгийн нэг хэсэг нь үзүүр рүү урсдаг. Харьцангуй жижиг тоо хэмжээүүн дээр цэнэглэгдсэн тохиолдолд том гадаргуу үүсгэж болно нягтрал,А өндөр нягтралтайэнэ газарт дамжуулагчийн ойролцоо хүчтэй талбайг хэлнэ.

Ерөнхийдөө муруйлтын радиус бага байдаг дамжуулагчийн газруудад талбар илүү хүчтэй байдаг. Үүнийг харахын тулд зурагт үзүүлсэн шиг утсаар холбосон том ба жижиг бөмбөрцгийн хослолыг авч үзье. 6.15. Утас өөрөө тийм ч их нөлөө үзүүлэхгүй гадаад захын зай; Түүний ажил бол бөмбөрцгийн потенциалыг тэгшитгэх явдал юм. Аль бөмбөгийн ойролцоо талбай илүү хүчтэй байх вэ? Хэрэв зүүн бөмбөгний радиус А,болон төлбөр Q,

(Мэдээжийн хэрэг, нэг бөмбөг байгаа нь нөгөө бөмбөгийн цэнэгийн хуваарилалтад нөлөөлнө, ингэснээр тэдгээрийн аль нь ч тэгш хэмтэй тархсан цэнэггүй болно. Гэхдээ хэрэв бид зөвхөн талбайн ойролцоогоор хэмжээг сонирхож байвал бид ашиглаж болно. бөмбөрцөг цэнэгийн потенциалын томъёо.) Бөмбөгний радиус бага бол бтөлбөртэй q, тэгвэл түүний боломж ойролцоогоор тэнцүү байна

Гэхдээ φ 1 =φ 2 тийм

Нөгөө талаас, гадаргуугийн ойролцоох талбай [харна уу тэгшитгэл (5.8)] нь пропорциональ байна гадаргуугийн нягтцэнэг бөгөөд энэ нь эргээд радиусын квадратад хуваагдсан нийт цэнэгтэй пропорциональ байна. Энэ нь харагдаж байна

Энэ нь жижиг бөмбөрцгийн гадаргуу нь илүү том талбайтай гэсэн үг юм. Талбарууд нь радиустай урвуу пропорциональ байна.

Энэ үр дүн нь техникийн үүднээс маш чухал, учир нь талбай хэт том бол агаарт эвдрэл үүсдэг. Зарим үнэ төлбөргүйагаарт (электрон эсвэл ион) энэ талбараар хурдасдаг бөгөөд хэрэв энэ нь маш хүчтэй бол цэнэг нь атомтай мөргөлдөхөөс өмнө ийм хурдтай болж, атомаас шинэ электроныг гаргана. Үүний үр дүнд улам олон ионууд гарч ирдэг. Тэдний хөдөлгөөн нь оч буюу урсац үүсгэдэг. Хэрэв та биеийг агаарт хаяхгүйгээр өндөр потенциалаар цэнэглэхийг хүсч байвал биеийн гадаргуу нь гөлгөр, талбайн хэт өндөр газар байхгүй гэдэгт итгэлтэй байх ёстой.

Хийн хувьд зөвхөн цахилгааны эвдрэл ажиглагддаг.

Хийн диэлектрикүүдэд тодорхой хэмжээний чөлөөт ион ба электронууд байдаг бөгөөд тэдгээр нь цахилгаан орны нөлөөн дор анод руу шилжиж эхэлдэг. Чухал үүрэгзадралын үед, ялангуяа эхний шатанд электронууд нь ионуудаас хамаагүй илүү хөдөлгөөнтэй бөөмс хэлбэрээр хамаардаг. Электрон молекултай мөргөлдөхөд энергийнхаа нэг хэсгийг түүнд шилжүүлдэг бөгөөд үүний дараа хоёр хувилбар байж болох бөгөөд үүнийг дараах байдлаар хялбарчилж болно.

1. молекул ионжуулж, электрон ялгаруулж байгаа тул хоёр электрон хөдөлж байна (талбайд хурдасч), энэ нь бусад хоёр молекулыг ионжуулах боломжтой бөгөөд одоо дөрөв нь хөдөлж байна. чөлөөт электрон, дараагийн дөрвөн молекулыг ионжуулж чаддаг - үр дүнд нь электрон нуранги үүсэхэд хүргэдэг нөлөөллийн ионжуулалт ажиглагдаж байна;

2. молекул нь өдөөгдсөн төлөвт орж, цацрагийн хэлбэрээр илүүдэл энерги ялгаруулдаг - фотон, өөр молекулыг ионжуулж чаддаг, ингэснээр фотон иончлол үүсдэг бөгөөд энэ нь дамжуулагч (streamer) нэмэгдсэн суваг үүсэхэд хүргэдэг.

Гэрлийн хурдаар хөдөлдөг фотонууд (3 10 8 м/с), электрон нурангиас түрүүлж, төвийг сахисан молекулуудтай "мөргөлдөх" үед тэдгээрийг ионжуулж, шинэ электрон ("охин") нуранги үүсгэдэг.

Үндсэн ба охин нуранги нь анод руу чиглэн ургаж, бие биенээ гүйцэж, нийлж, электрон сөрөг урсгалыг үүсгэдэг - электрон нуралтын гинж нь нэг бүхэлдээ нийлдэг. Мөн эерэг ионуудын урсгал үүсдэг бөгөөд энэ нь эсрэг чиглэлд хөдөлж, цахилгаан эерэг урсгал үүсгэдэг. Катод руу ойртож, эерэг ионууд, түүний гадаргуу дээр цохиж, "хоёрдогч" электронуудыг ялгаруулдаг гэрэлтдэг катодын толбо үүсгэдэг. Эерэг стример нь хоёрдогч электронууд болон электроны нөлөөллийн иончлолын болон фотоиончлолын үр дүнд үүссэн электронуудаар дүүрч, хий ялгаруулах плазмын суваг болж хувирдаг. Энэ сувгийн цахилгаан дамжуулах чанар нь маш өндөр бөгөөд богино залгааны гүйдэл дамжин урсдаг Iбогино холболт.

Зураг 5.9-д цахилгааны эвдрэлийн хөгжлийг тайлбарласан диаграммыг харуулсан бөгөөд нуранги нь сүүдэртэй конус хэлбэрээр, фотонуудын замыг долгионы шугамаар дүрсэлсэн байдаг. Долгионт шугамын гарал үүсэл нь электроноор өдөөгдөж, дараа нь фотон ялгаруулсан атомуудаас гаралтай.

Цагаан будаа. 5.9. Электрон нуранги болон хийн задралын үед электрон сөрөг урсгал үүсэхийг бүдүүвчилсэн дүрслэл

Плазмын хий ялгаруулах суваг үүсэх (Зураг 5.10) нь үнэндээ хийн задрал юм. Үүсэх Iбогино холболт- эвдрэлийн үр дагавар. Хэмжээнээс хамаарч Iбогино холболтэвдрэл нь оч эсвэл цахилгаан нуман хэлбэрээр илэрдэг.

Цагаан будаа. 5.10. Хий ялгаруулах плазмын суваг үүсэх бүдүүвч дүрслэл

Тогтмол жигд талбар дахь хийн задрал нь хамаарлаар тодорхойлогддог Эдаралтаас хамаарна (Зураг 5.11.а). Даралтын хэвийн хэмжээнээс дээш байвал хий шахагдаж, улмаар электроны дундаж чөлөөт зам буурдаг. Тиймээс эвдрэл үүсэх нөхцөлийг хангахын тулд цахилгаан орны хүчийг нэмэгдүүлэх шаардлагатай. Э. Хий бага байх үед дундаж уртэлектроны чөлөөт зам нэмэгдэж, үүнтэй зэрэгцэн электронууд талбайн хүч багатай үед ч нэмэлт энерги олж авах боломжтой. Тухайн бүс нутагт өндөр вакуум E prихэсдэг, учир нь хийн хүчтэй ховордлын үр дүнд нэгж эзэлхүүн дэх молекулын тоо буурч, электронууд молекулуудтай мөргөлдөх магадлал буурдаг. 0.1 МПа даралт нь хэвийн атмосферийн даралттай тохирч байна.

Э 5.11 б) зурагт үзүүлсэн шиг жигд талбайн агаар нэмэгдэж, электронууд хийн молекулуудтай мөргөлдөх магадлал багассанаас электродуудын хоорондох зай багасна. Цахилгааны хүчийг нэмэгдүүлэх энэ тохиолдолдэлектродуудын хоорондох зай бага тул цэнэг үүсэхэд хүндрэлтэй байгаатай холбоотой.

Нэг төрлийн бус талбайд, жишээлбэл, агаарт хийн задралын хүчдэл мэдэгдэхүйц буурдаг г=30 кВ-оос 9 кВ хүртэл 1 см.

Цагаан будаа. 5.11. Хийн цахилгааны хүч нь даралтаас хамаарах хамаарал

Пасчений хууль. Пасчены хууль нь хараат байдлыг харуулж байна U np даралтын бүтээгдэхүүнээс тодорхой загварт хийн диэлектрик Рзайнд хий hэлектродуудын хооронд (Зураг 5.12). Хуульд хий бүр өөрийн хамгийн бага эвдрэлийн хүчдэлийн утгатай байдаг U np.минажлаас шалтгаална Ph. Хоёр ба олон атомт молекулуудаас бүрдэх хийн хувьд, Уpr.min 280 В (H 2) -аас 420 В (CO 2) хооронд хэлбэлздэг. Нэг төрлийн цахилгаан орон дахь ионжуулаагүй агаарт 50 Гц давтамжтай Уpr.min~ 326 В. Инерцийн хийн хувьд (бүрдсэн хий монотом молекулууд) Уpr.min, олон атомт молекулуудаас үүссэн хийнүүдээс бага (жишээлбэл, цэвэр аргон Уpr.min≈195 В, натрийн уурын хольцтой аргоны хувьд ~ 95 В, натрийн ууртай неоны хувьд ~ 85 В). Тиймээс бууруулах Уpr.minхий ялгаруулах төхөөрөмжид ашигладаг инертийн хий, электродууд нь шүлтлэг эсвэл шүлтлэг шороон металлын нэмэлтүүдтэй металлаар хийгдсэн (эсвэл ядаж бүрсэн) байдаг. бага ажилэлектрон ялгаруулах.

Нэг жигд бус талбайд дээр УЭлектродын туйл нь бас нөлөөлдөг. Тиймээс бага зэрэг муруйлтын радиустай электродын хувьд Уэерэг туйлтай pr нь сөрөг туйлшралтай харьцуулахад бага байна. Энэ нь титмийн ялгадас үүссэний үр дүнд үзүүрт эерэг орон зайн цэнэг үүссэнтэй холбоотой бөгөөд энэ нь цоорхойн бусад хэсэгт талбайн хүчийг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг.

Цагаан будаа. 5.12. Эвдрэлийн хүчдэлийн хамаарал Уpr.maxхийн даралтын бүтээгдэхүүнээс агаар (1) ба неон (2). Рэлектродуудын хоорондох зай хүртэл h

Хангалттай өндөр давтамжтай үед чөлөөт электронууд шилжих цагтай байдаг хол зайдба электродуудад хүрнэ. Хагас мөчлөгийн хэлбэлзлийн үед их хэмжээний масстай ионууд ихээхэн зайд шилжих цаг байдаггүй бөгөөд электрод хоорондын зай дахь эерэг ионуудын концентраци нэмэгдэж, "сансрын цэнэг" гэж нэрлэгддэг зүйл гарч ирдэг. Тиймээс хэдэн арван килогерцээс давсан давтамжаас эхлэн ионуудын молекулуудтай мөргөлдөх магадлал нэмэгдэж, хийн цахилгаан хүч буурдаг (Зураг 5.13). Цаашдын өсөлтцахилгаан талбайн давтамж нь хагас мөчлөгийн үед эерэг ионууд ихээхэн зайд шилжих цаг хугацаа байдаггүй төдийгүй электронууд электрод хоорондын зайнаас нисч чаддаггүйд хүргэдэг. Цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн дахин нэгдэх магадлал нэмэгдэж, тэдгээрийн концентраци буурдаг. Үүнээс гадна хагас мөчлөгийн хугацааг багасгахын тулд ионуудад үйлчлэх хүчийг нэмэгдүүлэх шаардлагатай кинетик энергимолекулуудыг ионжуулахад хангалттай. Тиймээс нэг мегагерцээс дээш давтамжтай үед хийн цахилгаан хүч нэмэгддэг.

Цагаан будаа. 5.13. Хийн цахилгаан хүч нь цахилгаан талбайн давтамжаас хамаарах байдал

Хийн задрал (агаар) жигд бус талбарттүрүүлж байна хамтранp ионы ялгадасэсвэл титэм, энэ нь бүрэн бус задаргаа юм. Корона нь стресст орсон үед үүсдэг U to-ээс бага байна U np (У к< U np), муруйлтын жижиг радиустай электродын ойролцоо, хурц металл ирмэг дээр гэх мэт; Энэ нь үе үе хөхрөх туяа хэлбэрээр ажиглагдаж, өвөрмөц дуу чимээ (шуугиан, шажигнах) дагалддаг. Хүчдэл нэмэгдэхийн хэрээр титмийн ялгаралт болж хувирдаг очдараа нь хүчдэлийн эх үүсвэрийн хангалттай хүчээр - in нумгадагшлуулах.

Саваа-хавтгай электродын хувьд, огцом жигд бус талбар үүсгэх, U prхий нь саваагийн эерэг туйлшралтай хамгийн бага нь, савааны сөрөг туйлтай хамгийн том нь байх болно (Зураг 5.14). Үүнийг дараах байдлаар тайлбарлав. Дээр дурдсанчлан, агаарын цоорхой тасрахын өмнө титмийн ялгадас үүсдэг. Энэ тохиолдолд үүссэн электронууд эерэг ионуудаас илүү (~ 1000 дахин) хөдөлгөөнтэй, титмийн давхаргаас хурдан гарч, эзэлхүүнтэй байдаг. эерэг цэнэг. Электродын үзүүрийн ойролцоо үүссэн эзэлхүүний эерэг цэнэг нь агаарын завсарын хүчдэлд өөр нөлөө үзүүлдэг. Хэрэв саваа хэлбэртэй электрод байгаа бол эерэг боломж, дараа нь эерэг эзэлхүүний цэнэг нь титмийн гаднах бүсэд талбайн хүчийг нэмэгдүүлэхэд хүргэж, бага утгатай үед эвдрэл үүсэх болно. U pr. Хэрэв саваа дээр сөрөг потенциал байгаа бол эерэг эзэлхүүний цэнэг нь титмийн гаднах бүс дэх талбайн хүчийг бууруулж, агаарын цоорхойн эвдрэл нь илүү өндөр утгатай болно. U ave.Импульсийн үргэлжлэх хугацаа багасч (хүчдэлийн давтамж нэмэгдэх) утгуудын хоорондох зөрүү U prсавааны туйлшралаас хамааран буурдаг. Хэмжээ U prжигд бус талбар дахь өндөр давтамжийн хийн задралын үед (нэгдмэл талбар дахь эвдрэлээс ялгаатай) -ээс хамаагүй бага байна. U prцагт тогтмол хүчдэлэсвэл чадлын давтамжийн хүчдэл.

Цагаан будаа. 5.14. Эвдрэлийн хүчдэлийн хамаарал Уprзайнаас агаар h

электродуудын хооронд (нэг жигд бус талбар)

Агаарын чийгшил нэмэгдэж, эвдрэлийн хүчдэл бүхий нэг төрлийн бус талбайд U prнэмэгддэг. Үүнийг усны молекулуудын чөлөөт электронуудыг барьж, суурин электрон болгон хувиргах чадвар нэмэгдсэнээр тайлбарлаж болно. сөрөг ионууд. Үүний үр дүнд электрод хоорондын зай дахь ионжуулагч электронуудын тоо буурч, агаарын үнэмлэхүй чийгшил хоёр дахин нэмэгдэхэд цэнэгийн хүчдэл нэмэгддэг U np 50 Гц давтамжтай үед энэ нь 10% -иар нэмэгддэг.

Гадаргуугийн ялгадас.Хэрэв электрод хоорондын зай дахь цахилгаан орон жигд байвал хаана ч, хамгийн өндөр хүчдэлд эвдрэл үүсч болно. Хэрэв 5.15.а-р зурагт үзүүлсний дагуу хатуу диэлектрикийг нэгэн жигд талбарт оруулбал, цахилгаан цэнэггүйдэлхатуу диэлектрикийн гадаргуу дээрх агаарт ба бусад зүйлтэй тэнцүү байх үед бага хүчдэлд үүснэ. Энэ тохиолдолд гадагшлуулах хүчдэл U pЭнэ нь хэд хэдэн хүчин зүйлээс хамаарах бөгөөд юуны түрүүнд хатуу диэлектрикийн физик-химийн шинж чанар, дээжийн гадаргуугийн төлөв байдал, талбайн шугамтай харьцуулахад байршил, агаарын чийгшил, хэрэглэж буй талбайн хэлбэр, давтамж, хатуу диэлектрикт электродуудын битүүмжлэл ба тэдгээрийн хоорондох зай.

Цагаан будаа. 5.15 Вектор шугамын тархалт Эхатуу диэлектрик (1) ба агаараас (2) бүрдэх цахилгаан тусгаарлагч байгууламжид:

a - талбайн шугамууд зэрэгцээ чиглэсэн,

b - диэлектрик интерфэйстэй перпендикуляр

Хамааралтай муруй U pзайнаас Лнэгэн төрлийн ба нэг төрлийн бус электродуудын хооронд цахилгаан талбайнуудхатуу диэлектрикийн шинж чанараас хамааран (утга диэлектрик тогтмолε ба хувийн гадаргуугийн цахилгаан дамжуулах чанар g s) Зураг 5.16-д үзүүлэв. Зураг дээр электродуудын хоорондох зай нэмэгдэж байгааг харуулж байна U pянз бүрийн химийн шинж чанартай хатуу диэлектрикийн хувьд тэгш бусаар нэмэгддэг. Хамгийн өндөр U pтуйлшралгүй хатуу диэлектрикийн гадаргуугийн дагуу ялгарах үед ажиглагдсан молекулын бүтэц. Туйлын диэлектрикийн хувьд U pтуйлшралгүй хэсгүүдээс бага, бага байх тусам хатуу диэлектрикийн ε ба g s их байх ба түүний контактын өнцөг бага байна. Диэлектрикт ионы бүтэц(Зураг 5.16. а-г үзнэ үү), 3 ба 4-р муруй), ион агуулсан шүлтлэг металлуудтиймээс илүү өндөр гадаргуугийн цахилгаан дамжуулах чадвартай, U pмолекулын бүтцийн туйлын диэлектрикээс ч доогуур байна. Ялангуяа ач холбогдолтой U p-аар буурдаг гадаргуу дээр электродын наалдац муухатуу диэлектрик (муруй 5). Энэ тохиолдолд электродын хоорондын зай дахь цахилгаан орон нь илүү жигд бус болж, улмаар цэнэгийн цэнэг буурдаг.

Хатуу диэлектрикийн гадаргуу дээр мономолекул ба түүнээс дээш зузаантай агаараас конденсацсан чийгийн тасралтгүй эсвэл тасалдсан хальс үүсдэг нь талбайн жигд байдлыг зөрчиж байгаа нь тогтоогдсон. U pбуурдаг. Энэ тохиолдолд цахилгаан гүйдэл нь жигд бус талбарт явагддаг. Түүнээс гадна усны хальсны цахилгаан дамжуулах чанар их байх тусам бага байна U p.

Цагаан будаа. 5.16. Цэнэглэх хүчдэлийн хамаарал U pзайнаас диэлектрикийн гадаргуугийн дагуу агаарт Лжигд талбар (a) ба жигд бус талбар (b) дахь электродуудын хооронд ба диэлектрик тогтмол ε( I) ба хатуу диэлектрикийн (c) хувийн гадаргуугийн цахилгаан дамжуулах чанар γ s (II) :

a, b - дээжийн диаметр 50 мм; 1 - парафин, 2 - бакелит, 3 - шаазан, 4 - шил, 5 - шаазан ба шил, электродын холбоо муутай, 6 - агаарын завсар;

c - дугуйрсан ирмэг бүхий хавтгай параллель электродууд, дээжийн диаметр 45 мм, өндөр 30 мм, T=20 ° C; U - PTFE, 2- PE, 3- PS, 4- PMMA, 5- винил хуванцар, b - мод, 7- getinax, 8- агаарын цоорхой

Хэрэв хатуу диэлектрикийн гадаргуу нь маш барзгар бөгөөд ан цав агуулсан байвал эдгээр газруудад агаарын бичил цоорхой үүсдэг бөгөөд тэдгээр нь хатуу диэлектриктэй цуваа холбогдсон байдаг. Агаарын диэлектрик тогтмол ба хатуу диэлектрикийн өөр өөр утгын улмаас бичил цоорхой дахь талбайн хүч нэмэгдэж, анхны хүч чадалд хүрч, агаарын хольцын иончлолыг үүсгэдэг. Ионжилт нь эргээд талбайн жигд бус байдлыг нэмэгдүүлэх, багасгах нэмэлт хүчин зүйл болдог U p. Татгалзах U pбусад хүчин зүйлүүд бас нөлөөлдөг. Агаарт үргэлж чөлөөт эерэг ба сөрөг ионууд байдгийг мэддэг. Иймээс хатуу диэлектрикийн гадаргуу дээр маш хуурай агаарт ч гэсэн ижил тэмдэгтэй ионы давхарга үүсдэг ба түүнээс дээш агаарт эсрэг тэмдэгтэй ионы давхарга үүсдэг. Хэрэглэсэн хүчдэлийн нөлөөн дор эдгээр ионууд нь усны ионуудтай хамт эсрэгээр цэнэглэгдсэн электродууд руу шилжиж, сансрын цэнэг үүсэхэд оролцдог. Электродууд дээр үүссэн зайны цэнэгийн хэмжээ нь зөвхөн гадаргуугийн цахилгаан дамжуулах чанараас гадна хүчдэлийн үргэлжлэх хугацаанаас хамаарна. Богино импульс ба өндөр давтамжтай (ƒ> 50 кГц) цөөн тооны ионууд шилжих цагтай байдаг тул цахилгаан талбар бага зэрэг гажсан, улмаар U pбага зэрэг буурдаг.

Одоо бид дамжуулагчийн эргэн тойрон дахь талбайн зарим шинж чанарыг чанарын хувьд авч үзэх болно. Дамжуулагчийг цахилгаанаар цэнэглэцгээе, гэхдээ энэ удаад бөмбөрцөг биш, харин үзүүр эсвэл ирмэгтэй (жишээлбэл, 6.14-р зурагт үзүүлсэн хэлбэрээр). Тэгвэл энэ газрын талбай бусад газраас хамаагүй хүчтэй болно. Шалтгаан нь ерөнхийдөө цэнэг нь дамжуулагчийн гадаргуу дээр аль болох өргөн тархах хандлагатай байдаг бөгөөд цэгийн үзүүр нь бусад гадаргуугаас үргэлж хол байдаг. Тиймээс хавтан дээрх цэнэгийн нэг хэсэг нь үзүүр рүү урсдаг. Харьцангуй бага хэмжээний цэнэг нь гадаргуугийн өндөр нягтралыг үүсгэж болох ба өндөр нягтрал нь тухайн байршилд дамжуулагчийн ойролцоо хүчтэй талбайг хэлнэ.

Зураг 6.14. Дамжуулагчийн хурц ирмэгийн цахилгаан орон маш өндөр байна.

Ерөнхийдөө муруйлтын радиус бага байдаг дамжуулагчийн газруудад талбар илүү хүчтэй байдаг. Үүнийг харахын тулд зурагт үзүүлсэн шиг утсаар холбосон том ба жижиг бөмбөрцгийн хослолыг авч үзье. 6.15. Утас нь өөрөө гадаад талбарт ихээхэн нөлөө үзүүлэхгүй; Түүний ажил бол бөмбөрцгийн потенциалыг тэгшитгэх явдал юм. Аль бөмбөгийн ойролцоо талбай илүү хүчтэй байх вэ? Хэрэв зүүн бөмбөгний радиус нь , цэнэг нь бол түүний потенциал нь ойролцоогоор тэнцүү байна

(Мэдээжийн хэрэг, нэг бөмбөг байгаа нь нөгөө бөмбөгийн цэнэгийн хуваарилалтад нөлөөлнө, ингэснээр тэдгээрийн аль нь ч тэгш хэмтэй тархсан цэнэггүй болно. Гэхдээ хэрэв бид зөвхөн талбайн ойролцоогоор хэмжээг сонирхож байвал бид ашиглаж болно. бөмбөрцөг цэнэгийн потенциалын томъёо.) Хэрэв радиустай бөмбөлөг цэнэг багатай бол түүний потенциал нь ойролцоогоор тэнцүү байна.

Гэхдээ тийм

Нөгөө талаас, гадаргуугийн ойролцоох талбай [харна уу тэгшитгэл (5.8)] нь гадаргуугийн цэнэгийн нягттай пропорциональ бөгөөд энэ нь эргээд нийт цэнэгийг радиусын квадратад хуваасантай пропорциональ байна. Энэ нь харагдаж байна

(6.35)

Зураг 6.15. Шовх үзүүртэй объектын талбарыг ойролцоогоор тэнцүү потенциалтай хоёр бөмбөрцгийн талбар гэж үзэж болно.

Энэ нь жижиг бөмбөрцгийн гадаргуу нь илүү том талбайтай гэсэн үг юм. Талбарууд нь радиустай урвуу пропорциональ байна.

Энэ үр дүн нь техникийн үүднээс маш чухал, учир нь талбай хэт том бол агаарт эвдрэл үүсдэг. Агаар дахь аливаа чөлөөт цэнэг (электрон эсвэл ион) энэ талбараар хурдасдаг бөгөөд хэрэв маш хүчтэй бол цэнэг нь атомтай мөргөлдөхөөс өмнө ийм хурдтай болж, атомаас шинэ электроныг гаргана. . Үүний үр дүнд улам олон ионууд гарч ирдэг. Тэдний хөдөлгөөн нь оч буюу урсац үүсгэдэг. Хэрэв та биеийг агаарт хаяхгүйгээр өндөр потенциалаар цэнэглэхийг хүсч байвал биеийн гадаргуу нь гөлгөр, талбайн хэт өндөр газар байхгүй гэдэгт итгэлтэй байх ёстой.

Одоо бид дамжуулагчийн эргэн тойрон дахь талбайн зарим шинж чанарыг чанарын хувьд авч үзэх болно. Дамжуулагчийг цахилгаанаар цэнэглэцгээе, гэхдээ энэ удаад бөмбөрцөг биш, харин үзүүр эсвэл ирмэгтэй (жишээлбэл, 6.14-р зурагт үзүүлсэн хэлбэрээр). Тэгвэл энэ газрын талбай бусад газраас хамаагүй хүчтэй болно. Шалтгаан нь ерөнхийдөө цэнэг нь дамжуулагчийн гадаргуу дээр аль болох өргөн тархах хандлагатай байдаг бөгөөд цэгийн үзүүр нь бусад гадаргуугаас үргэлж хол байдаг. Тиймээс хавтан дээрх цэнэгийн нэг хэсэг нь үзүүр рүү урсдаг. Харьцангуй жижиг тоо хэмжээүүн дээр цэнэглэгдсэн тохиолдолд том гадаргуу үүсгэж болно нягтрал,мөн өндөр нягтрал гэдэг нь энэ газар дахь дамжуулагчийн ойролцоо хүчтэй талбайг хэлнэ.

Зураг. 6.14. Дамжуулагчийн хурц ирмэгийн цахилгаан орон маш өндөр байна.

IN Ерөнхийдөө муруйлтын радиус бага байдаг дамжуулагчийн газруудад талбар илүү хүчтэй байдаг. Үүнийг харахын тулд зурагт үзүүлсэн шиг утсаар холбосон том ба жижиг бөмбөрцгийн хослолыг авч үзье. 6.15. Утас нь өөрөө гадаад талбарт ихээхэн нөлөө үзүүлэхгүй; Түүний ажил бол бөмбөрцгийн потенциалыг тэгшитгэх явдал юм. Аль бөмбөгийн ойролцоо талбай илүү хүчтэй байх вэ? Хэрэв зүүн бөмбөгний радиус нь a, цэнэг нь Q бол түүний потенциал нь ойролцоогоор тэнцүү байна

(Мэдээжийн хэрэг, нэг бөмбөг байгаа нь нөгөө бөмбөгийн цэнэгийн хуваарилалтад нөлөөлнө, ингэснээр тэдгээрийн аль нь ч тэгш хэмтэй тархсан цэнэггүй болно. Гэхдээ хэрэв бид зөвхөн талбайн ойролцоогоор хэмжээг сонирхож байвал бид ашиглаж болно. Бөмбөрцөг цэнэгийн потенциалын томъёо.) Хэрэв радиустай бөмбөлөг бага бол b төлбөртэй q,тэгвэл түүний боломж ойролцоогоор тэнцүү байна

Гэхдээ  1 = 2, тэгэхээр

ХАМТ нөгөө талаас гадаргуугийн ойролцоох талбай [харна уу тэгшитгэл (5.8)] нь гадаргуугийн цэнэгийн нягттай пропорциональ бөгөөд энэ нь эргээд нийт цэнэгийг радиусын квадратад хуваасантай пропорциональ байна. Энэ нь харагдаж байна

Зураг. 6.15. Шовх үзүүртэй объектын талбарыг ойролцоогоор тэнцүү потенциалтай хоёр бөмбөрцгийн талбар гэж үзэж болно.

Энэ нь жижиг бөмбөрцгийн гадаргуу нь илүү том талбайтай гэсэн үг юм. Талбарууд нь радиустай урвуу пропорциональ байна.

Энэ үр дүн нь техникийн үүднээс маш чухал, учир нь талбай хэт том бол агаарт эвдрэл үүсдэг. Агаар дахь аливаа чөлөөт цэнэг (электрон эсвэл ион) энэ талбараар хурдасдаг бөгөөд хэрэв маш хүчтэй бол цэнэг нь атомтай мөргөлдөхөөс өмнө ийм хурдтай болж, атомаас шинэ электроныг гаргана. . Үүний үр дүнд улам олон ионууд гарч ирдэг. Тэдний хөдөлгөөн нь оч буюу урсац үүсгэдэг. Хэрэв та биеийг агаарт хаяхгүйгээр өндөр потенциалаар цэнэглэхийг хүсч байвал биеийн гадаргуу нь гөлгөр, талбайн хэт өндөр газар байхгүй гэдэгт итгэлтэй байх ёстой.

§ 12. Ионы микроскоп

Цэнэглэгдсэн дамжуулагчийн хурц цухуйлтыг тойрсон хэт өндөр цахилгаан орон хүлээн авсан сонирхолтой програмнэг төхөөрөмжид. Ажил ионы микроскопэргэн тойронд үүссэн хүчирхэг талбайн улмаас үүссэн металл үзүүр.Энэ төхөөрөмжийг ийм загвараар хийсэн. Маш нимгэн зүү, үзүүрийн диаметр нь 1000 Å-ээс ихгүй, агаарыг соруулж авсан шилэн бөмбөрцгийн төвд байрлуулна (Зураг 6.16). Бөмбөрцгийн дотоод гадаргуу нь флюресцент материалын нимгэн дамжуулагч давхаргаар бүрхэгдсэн бөгөөд зүү болон флюресцент бүрхүүлийн хооронд маш өндөр боломжит ялгаа үүсдэг.

Эхлээд зүү нь флюресцент дэлгэцтэй холбоотой сөрөг цэнэгтэй бол юу болохыг харцгаая. Зүүний үзүүр дэх талбайн шугамууд нь маш их төвлөрсөн байдаг. Цахилгаан орон нь 1 тутамд 40 10 6 В хүрч болно см.Ийм хүчтэй талбарт электронууд зүүний гадаргуугаас салж, потенциалын зөрүүний улмаас зүүгээс дэлгэц хүртэлх хэсэгт хурдасдаг. Дэлгэцэнд хүрсний дараа тэд энэ газарт гэрэлтдэг (яг телевизийн хоолойн дэлгэцэн дээрх шиг).

Зураг. 6.16. Ионы микроскоп.

Ирсэн электронууд энэ цэгФлюресцент гадаргуу нь радиаль талбайн шугамын нөгөө үзүүрийг орхисон ижил электронууд юм, учир нь электронууд зүүний үзүүрийг бөмбөрцгийн гадаргуутай холбосон талбайн шугамын дагуу хөдөлдөг. Тиймээс гадаргуу дээр бид зүүний үзүүрийн дүрсийг хардаг. Өөрөөр хэлбэл, бид зургийг харж байна ялгаруулах чадварүзүүрийн гадаргуу, өөрөөр хэлбэл электронууд металл үзүүрийн гадаргуугаас гарах хялбар байдал. Хэрэв нягтралын хүч хангалттай өндөр байвал заалтуудыг шийдвэрлэнэ гэж найдаж болно бие даасан атомуудзүүний үзүүрт. Гэвч дараах шалтгааны улмаас электронуудын хувьд ийм нарийвчлалд хүрч чадахгүй. Нэгдүгээрт, квант механик дифракц үүсдэг электрон долгион, мөн зураг бүдэгрэх болно. Хоёрдугаарт, металлын дотоод хөдөлгөөний үр дүнд электронууд зүүгээс зугтах мөчид жижиг хөндлөн анхны хурдтай байдаг бөгөөд хурдны санамсаргүй хөндлөн бүрэлдэхүүн хэсэг нь дүрсийг түрхэхэд хүргэдэг. Нийтдээ эдгээр эффектүүд нарийвчилсан нарийвчлалыг ойролцоогоор 25А хүртэл хязгаарладаг.

Гэсэн хэдий ч, хэрэв бид хүчдэлийн тэмдгийг өөрчилж, колбонд бага зэрэг гелий хийвэл нарийн ширийн зүйл илүү сайн шийдэгдэх болно. Гелийн атом нь үзүүрийн үзүүртэй мөргөлдөхөд хүчтэй талбар нь атомаас электроныг салгаж, атом эерэг цэнэгтэй болдог.

Өө.6 .17. Ионы микроскопоор авсан зураг.

Дараа нь гелий ион хурдасна цахилгаан шугамдэлгэцэн дээр гарах хүртэл. Гелийн ион нь электронтой зүйрлэшгүй хүнд тул түүний квант механик долгионы урт нь хамаагүй богино байдаг. Хэрэв температур тийм ч өндөр биш бол дулааны хурдны нөлөөлөл нь электроныхоос хамаагүй сул байна. Зураг нь бага бүдгэрч, зүүний үзүүрийн илүү тод дүрсийг олж авдаг. Ионы ялгаруулалтын зарчмаар ажилладаг микроскопоор 2,000,000 дахин томрох боломжтой байсан, өөрөөр хэлбэл хамгийн сайн электрон микроскопоос арав дахин илүү.

Зураг дээр. Зураг 6.17-д вольфрамын зүү ашиглан ийм микроскопоор ямар үр дүнд хүрсэнийг харуулав. Гянтболдын атомын төвүүд нь гелий атомуудыг вольфрамын атомуудын хоорондох зайнаас арай өөрөөр ионжуулдаг. Флюресцент дэлгэц дээрх толбоны байршил нь зохион байгуулалтыг харуулж байна бие даасан атомуудвольфрамын үзүүр дээр. Бөмбөлөгөөр дүүргэсэн том хайрцгийг тэгш өнцөгт сүлжээнд байрлуулж, улмаар шоо тор үүсгэдэг гэж төсөөлвөл толбо нь яагаад цагираг шиг харагддагийг ойлгож болно. Эдгээр бөмбөлгүүд нь металл дахь атомуудтай адил юм. Хэрэв та энэ хайрцгаас ойролцоогоор бөмбөрцөг хэлбэртэй хэсгийг хайчилж авбал атомын бүтцийн онцлог цагирагны хэв маягийг харах болно. Ионы микроскоп нь хүн төрөлхтөнд атомыг харах анхны хэрэгслээр хангасан. Гайхалтай амжилт, тэр ч байтугай ийм энгийн төхөөрөмжтэй ч хүрсэн.

*см. Мюллерийн нийтлэл [Э. В.Мюллер , Хээрийн-ион микроскоп, Электроник ба электрон физикийн дэвшил, 13, 83 (I960)].