Processes of discharge ignition in long tubes at low gas pressure

Abstract

Electrical breakdown resulting in the ignition of a low-pressure low-current glow discharge is investigated in long (length much larger than the diameter) tubes. New features characterizing the breakdown are found. Breakdown begins with synchronous sharp drop of the anode voltage and the peak in the anode current, which is not accompanied by the current at the grounded cathode. This proves the existence of the first (initial) breakdown occurring between the highvoltage electrode and the nearby section of the tube wall. Simultaneously, an ionization wave starts from the anode. The cathode current initiates noticeably later, at the moment when the ionization wave reaches the cathode. The distribution of the breakdown statistic delay time is governed by the Laue law. This study has revealed a profound effect on the breakdown of illumination of the tubes by visible-spectrum light. Illumination diminishes the average breakdown delay time; for the breakdown mode when breakdown occurs at the pulse leading edge this leads to a decrease in the average breakdown voltage. The long-wavelength threshold of the effect is 520 nm. Electron photodesorption from the wall surface is supposed to be the mechanism of the effect. Quantum efficiency for this process is 0.6×10 −9 . Unlike in most previous studies, all the measurements were carried out with unshielded tubes; screening of the tube by a grounded shield has a strong influence on the breakdown characteristics.

Collision of ionization waves in long discharge tubes

“…Another problem which should be solved is the synchronization of two IWs of the opposite oneelectrode discharges. Indeed after voltage application the discharge starts with the delay time t d consisting of the delay time of the initial breakdown t di [13] and the IW induction time t ind of IW, that is t d = t di + t ind .…”

“…Another method consisted in the development of memory effect [13,18] by increasing the voltage pulse repetition rate. Repeated passages of IW through the discharge gap lead to accumulation of residual metastable species which become a sources of electrons for the initial breakdown.…”

Зависимость Потенциала Пробоя От Скорости Роста Напряжения В Длинной Разрядной Трубке При Низком Давлении

“…Изучалась серия из 300 импульсов, для каждого из которого измерялось t d . Разделение его на компоненты t s и t f w производилось с помощью построения графиков распределения числа пробоев по времени запаздывания, так называемых кривых Лауэ ( " лауэграмм") [11,16]. Эти измерения велись в темноте, так как при освещении трубки статистическое время оказывалось слишком коротким, что бы его можно было надежно измерить.…”

“…При отрицательном потенциале ВВЭ это может быть термоэмиссия с нагреваемого катода [4][5][6][7]. При положительном потенциале ВВЭ такой эффект можно достичь освещением прианодной области трубки излучением с длиной волны короче ∼ 500 nm [2,16,17]. Механизм такого воздействия -это предположительно фотодесорбция электронов, адсорбированных на поверхности стенки [2,16].…”

“…При положительном потенциале ВВЭ такой эффект можно достичь освещением прианодной области трубки излучением с длиной волны короче ∼ 500 nm [2,16,17]. Механизм такого воздействия -это предположительно фотодесорбция электронов, адсорбированных на поверхности стенки [2,16]. В случае импульса с фронтом конеч- (1), из-за него должен наблюдаться монотонный рост U b при увеличении dU/dt.…”