Yuqori kuchlanish texnikasi - bet 31

S
e
Yuqori bosimlarda razryadlanishning shakllanishi boshqacha ko’rinishda
bo’ladi. Katoddagi sirtiy ionlashtirish o’zining etakchi (aniqlovchi) ahamiyatini
yuqotadi va ikkilamchi elektronlarning paydo bo’lish manbai gaz hajmidagi
fotoionlashtirish hisoblanadi. Agar elektr maydon kuchlanganligi etarli darajada
katta bo’lsa, hajmiy zaryad sezilarli qiymatga ega bo’ladi.
Shuni ta’kidlash lozimki,
(e
s
-1) kattalik elektrodlar orasidagi kuchlanish
va elektr maydon kuchlanganligi o’zgarganda juda tez o’zgaradi. Masalan
=0,02
va S = 1 sm bo’lsa
0
4
1
1
1
,
)
ln(
S
,
= Ar
E
Bp
e
. Bu yerda A – gazning turi va
haroratsiga bog’liq bo’lgan koeffitsient; B = AU
I
. Bu ifodadagi A va B
koeffitsientlar ionlashish darajasining ko’p pog’onaligini bildirib, har hil qiymatga
ega bo’ladi.
S
U
E
bog’lanishni hisobga olsak,
1
ln
Apse
U
ps
yoki
1
ln
ps
ps
U
0
.
Elektr maydonining kritik kuchlanganligi:
57
АР
ln
ВР
E
.
(2.6)
Shuni nazarda tutish lozimki, koeffitsient
turli bosimlarda har xil
qiymatlarni qabul qilmasdan, balki har xil fizik ma’noga ega. Bu koeffitsient past
bosimlarda katod sirtidagi ikkilamchi ionlanishni bildirsa, yuqori bosimlarda
ikkilamchi fotoionlanishni bildiradi.
Elektr maydon kuchlanganligi o’zgarmas E=const, ionlanish koeffitsienti
o’zgarmas
=const va S=X bo’lgan holat uchun lnN =
S ni hosil qilamiz.
Hajmiy zaryad bilan to’lgan bo’shliqda elektr maydon kuchlanganligi uncha
katta qiymatga ega emas. Bu o’z navbatida bo’shliqqa kiradigan elektronlar
sonining oshishiga va ularning manfiy ionga aylanishiga olib keladi. Musbat
hajmiy zaryad joylashgan joyda plazma bilan to’lgan kanal paydo bo’ladi. U
strimer deyiladi. Strimer kanalining o’tkazuvchanligi kanaldagi birlik hajmdagi
ionlar soniga bog’liq bo’lib, uning oxirida elektr maydon kuchlanganligining
o’sishi kuzatiladi. Bir jinsli maydonda strimerning paydo bo’lish, ya’ni
dielektrikning teshilish shartini quyidagicha ifodalashimiz mumkin:
const
e
S
.
(2.7)
Bu tenglik past bosimlar uchun oldin yozilgan razryadlanishning mustaqillik
sharti bilan shaklan o’xshash:
1
1
ln
S
;
e
S
.
Bir jinsli tekis taqsimlangan maydon uchun razryadlanish jarayonining
mustaqillik shartini ko’chkida bo’ladigan ionlantirishlar soni N-1 = e
s
-1, ya’ni
e
s
-1 ta ionning katodga urulishidan bitta yangi elektronning paydo bo’lish sharti
ko’rinishida belgilaymiz:
(e
s
- 1)
1 .
Bu shartga ionlantirishning mutaqillik sharti deyiladi. Bu shartni boshqacha
yozib olishimiz mumkin:
58
S = ln(1+
1
) = const.
(2.8)
Normal sharoitda atmosfera havosi uchun ln(1+
1
)= 20 , ya’ni
S= 20.
Agar ikkilamchi razryadlanish koeffitsientini
02
0 ,
va
1
S
sm deb olsak, u
holda razryadlanish jarayonining rivojlanishi uchun zarbaviy ionlanish
koeffitsienti
0
4
1
1
1
,
)
(
S
ga teng bo’lishi kerakligi kelib chiqadi.
Hisobiy va eksperiment natijalarini solishtirganimizda ularning amaliyot
uchun etarli bo’lgan aniqlikdagi holatini olamiz. Bir jinsli maydonda normal
atmosfera sharoitida razryadlansh kuchlanishi ko’p faktorlarga, jumladan, gazning
bosimiga, katod sirtining holatiga, bosim bilan elektrodlar orasidagi masofaning
ko’paytmasiga, atrof-muhit haroratiga bog’liq. 2.1-jadvalda elektrodlar orasidagi
masofa S = 1, 2, va 3 sm bo’lganda normal atmosfera sharoiti uchun ln
1
koeffitsientlarning har xil qiymatlari uchun razryadlanish kuchlanishining
qiymatlari keltirilgan. Hisoblash ishlarini bajarishda A va B ning qiymatlari
quyidagicha qabul qilingan:
.
ust
.
sim
mm
sm
,
А
1
5
8
,
.
ust
.
sim
mm
sm
V
B
20
.
2.1- jadval. Hisobiy va tajriba asosida aniqlangan razryadlanish kuchlanishining elektrodlar
o’rtasidagi masofaga bog’liqligi.
S,
sm
Hisobiy
razryadlanish
kuchlanishi, kV.
Ulchangan razryadlanish
kuchlanishi, kV
Razryadlanish
elektr maydon
kuchlanganligi
kV/sm
1
ln
koeffitsientining qiymati
10
15
20
25
1
29.5
31.3
32.8
34.2
31.5
31.35
2
53
56
58.5
61
58.7
29.5
3
75
79.5
83
86
85.8
28.6
59
Hisobiy va tajriba natijarlarini solishtirganimizda barcha keltirilgan
masofalar uchun
1
ln
=20 qoniqarli darajada mos kelishini ko’ramiz. Bu
20
S
razryadlanish sodir bo’lishi uchun talab etiladigan minimal kuchlanish
0
U
ga mos
keladi. Kuchlanish
1
U
gacha oshganda (
S
) strimer boshlanadi. Ko’chkining
yugurish masofasi
ni
20
1
dan aniqlaymiz. Bu yerda
1
1
U
kuchlanishga mos keladigan ionlashish koeffitsienti. Formulani funktsional
bog’lanish
=
(
E
) bilan (2.3- rasm) birgalikda qaraganimizda, zarur bo’lgan
maydonining kritik kuchlanganligi E
kr
ni hisoblashimiz mumkin.
Siyraklashtirilgan gazda har bir ko’chki boshlang’ich elektronlarning va
natijada ionlanishlar sonining o’sishiga olib keladi. Bu jarayon elektrodlar oralig’i
oldingi ko’chki natijasida qolgan musbat ion va keyingi ko’chkidagi
elektronlardan tashkil topgan yaxshi o’tkazuvchan qatlam plazma bilan
to’lmaguncha eksponenta qonuniyati bo’yicha o’zgaradi. Gaz siyraklashganligidan
ikkilamchi ionlantirish rolini yangi elektronlar hosil qiluvchi katod yuzasidan
fotoionlanish bajaradi. SHuning uchun razryadlanish kuchlanishiga katod
materiali sezilarli ta’sir ko’rsatadi.
2.3- rasm. Atmosfera havosi uchun
,
qiymatlarning
ga bog’liqligi.
60
Demak, past bosimlarda razryadlanish elektrodlar orasidagi bo’shliqni
batamom to’ldirsa, yuqori bosimlarda esa elektrodlar orasini kesib o’tuvchi tor
kanal ko’rinishida rivojlanadi.
Razryadlanish jarayonining boshlanishi uchun
1
1
0
0
ln
АpS
ВpS
U
,
ln
pe
U
U
BpS
kuchlanish ta’minlanishi zarur. Razryadlanish kuchlanishi grafigida minimumning
mavjudligini gazlarda razryadlanish nazariyasi asosida tushuntiriladi. Buning
asosida razryadlanishning mustaqillik shartini bajarilishi uchun elektron
elektrodlar oralig’ini o’tishda ma’lum sonda ionlashtirishni bajarishi va zarbaviy
ionlashish formulasiga ko’ra elektron S masofani o’tishda to’qnashuv ionlanish
bilan tugashi ehtimoli
0
U
В p S
e
ga teng bo’lishi ma’lum bo’ladi. To’qnashuvlar soni
pS kupaytma oshishi bilan monoton o’sib boradi.
|