Страты

Страты (от лат. stratum - настил, слой) - неподвижные или движущиеся зоны неравномерной светимости, регулярно чередующиеся с тёмными промежутками в положительном столбе газового разряда низкого давления, напр. тлеющего разряда. Обычно яркой стороной С. обращены к катоду. С. бывают неподвижные и движущиеся, причём движутся они также от анода к катоду. В однородных трубках, в чистых инертных газах С. движутся со скоростями порядка десятков м/с при давлении тор. Напряжённость электрич. поля, плотность и темп-pa электронов на фронте С. обычно высоки (визуально - светлый слой). При удалении от фронта к аноду напряжённость поля, темп-pa и плотность электронов уменьшаются настолько, что ионизация прекращается (появляется тёмный промежуток).

По совр. представлениям, С. представляют собой ионизационные волны; в случае небольших pd (d - межэлектродное расстояние) это - линейная волна, возникающая в ограниченном пространстве (газоразрядной трубке). (Заметим, что в свободном пространстве волны ионизации в разрядах проявляются в виде стримеров.)Длина одной С., т. е. расстояние между соответствующими точками соседних С., составляет неск. диаметров трубки.

Т. к. движущиеся С.- волновой процесс, то гл. роль в их возникновении играют пространственные неоднородности продольного типа. В молекулярных газах пространственный масштаб неоднородности, определяемый длиной установления электронной температуры а, весьма мал вследствие большой скорости передачи энергии от электронов молекулам. Поэтому и возможные неоднородности могут быть весьма мелкими. В атомарных инертных газах, где передача энергии крайне замедлена и длина а велика, движущиеся С.- типичный процесс. Схема, поясняющая причину движения С. от анода к катоду, дана на рис. 1. В реальных, сравнительно коротких волнах градиенты плотности значительны. Для таких волн распределения электронов п_е (штриховая линия) и ионов (сплошная кривая) соответствуют преобладанию диффузии электронов над дрейфом. Возникающее поле поляризации складывается с постоянным невозмущающим полем Е на том участке волны, где п_е уменьшается в сторону падения потенциала, и вычитается из Е на другом склоне. По этой причине волна сдвинута на четверть длины волны в сторону катода относительно волны . Это приводит к смещению максимума скорости ионизации, т. е. возбуждается волна ионизации.

Рис. 1. Схема, поясняющая причину движения страт от анода к катоду.

На рис. 2 приведены эксперим. и теоретич. данные о зависимости длины волны С. от частоты поля v для разряда в аргоне при р = 60 Па и токе 3,6 А в трубке радиусом 1,65 см. Фазовая скорость С. изменялась от 80 до 180 м/с; групповая скорость С. , т. е. направлена противоположно фазовой, что является особенностью С. в электрич. разряде.

Рис. 2. Зависимость длины волны страт от частоты.

В С. большой амплитуды функция распределения электронов может иметь нелокальный характер, что резко усложняет теоретич. описание появления С.

Литература по стратам

1. Ланда П. С., Автоколебания в распределённых системах, М., 1983;
2. Райзер Ю. П., Физика газового разряда, М., 1987;
3. Рожанский В. А., Цендин Л. Д., Столкновительный перенос в частично-ионизованной плазме, М.. 1988.

Э. И. Асиновский