Θεωρία ρεύματος της ηλεκτρικής διάσπασης των αερίων
Η ίδια η λέξη «ροή» μεταφράζεται ως «ροή». Αντίστοιχα, ένα «streamer» είναι ένα σύνολο λεπτών διακλαδισμένων καναλιών μέσω των οποίων τα ηλεκτρόνια και τα ιονισμένα άτομα αερίου κινούνται σε ένα είδος ροής. Στην πραγματικότητα, το streamer είναι πρόδρομος μιας εκκένωσης κορώνας ή σπινθήρα υπό συνθήκες σχετικά υψηλής πίεσης αερίου και σχετικά μεγάλης απόστασης ηλεκτροδίων.
Τα διακλαδισμένα λαμπερά κανάλια της ταινίας επιμηκύνονται και τελικά επικαλύπτονται, κλείνουν το κενό μεταξύ των ηλεκτροδίων - σχηματίζονται συνεχή αγώγιμα νήματα (σπινθήρες) και κανάλια σπινθήρα. Ο σχηματισμός ενός καναλιού σπινθήρα συνοδεύεται από αύξηση του ρεύματος σε αυτό, απότομη αύξηση της πίεσης και εμφάνιση κρουστικού κύματος στο όριο του καναλιού, το οποίο ακούμε ως τρίξιμο σπινθήρων (βροντές και κεραυνοί σε μικρογραφία).
Η κεφαλή του streamer, που βρίσκεται στο μπροστινό μέρος του νήματος του καναλιού, λάμπει πιο φωτεινά. Ανάλογα με τη φύση του αερίου μέσου μεταξύ των ηλεκτροδίων, η κατεύθυνση της διαδρομής της κεφαλής του σερπαντέρ μπορεί να είναι ένα από δύο πράγματα, διακρίνοντας έτσι τις ανοδικές και τις καθοδικές σερπαντίνες.
Γενικά, ένα streamer είναι ένα στάδιο καταστροφής που βρίσκεται ανάμεσα σε μια σπίθα και μια χιονοστιβάδα. Εάν η απόσταση μεταξύ των ηλεκτροδίων είναι μικρή και η πίεση του αέριου μέσου μεταξύ τους είναι χαμηλή, τότε το στάδιο χιονοστιβάδας παρακάμπτει το streamer και πηγαίνει απευθείας στο στάδιο σπινθήρα.
Σε αντίθεση με τη χιονοστιβάδα ηλεκτρονίων, το streamer χαρακτηρίζεται από υψηλή ταχύτητα (περίπου 0,3% της ταχύτητας του φωτός) της διάδοσης της κεφαλής του streamer στην άνοδο ή την κάθοδο, η οποία είναι πολλές φορές μεγαλύτερη από την ταχύτητα της μετατόπισης ηλεκτρονίων απλά σε εξωτερικό ηλεκτρικό πεδίο.
Σε ατμοσφαιρική πίεση και σε απόσταση 1 cm μεταξύ των ηλεκτροδίων, η ταχύτητα διάδοσης της κεφαλής της καθοδικής ροής είναι 100 φορές μεγαλύτερη από την ταχύτητα μιας χιονοστιβάδας ηλεκτρονίων. Για το λόγο αυτό, το streamer θεωρείται ως ξεχωριστό στάδιο προκαταρκτικής διάσπασης μιας ηλεκτρικής εκκένωσης σε αέριο.
Ο Heinz Ratner, πειραματιζόμενος το 1962 με μια κάμερα Wilson, παρατήρησε τη μετάβαση μιας χιονοστιβάδας σε μια ροή. Ο Leonard Loeb και ο John Meek (καθώς και ο Raettner ανεξάρτητα) πρότειναν ένα μοντέλο streamer που εξηγεί γιατί η αυτοσυντηρούμενη εκκένωση σχηματίζεται σε τόσο υψηλό ρυθμό.
Το γεγονός είναι ότι δύο παράγοντες οδηγούν σε υψηλή ταχύτητα κίνησης της κεφαλής του streamer. Ο πρώτος παράγοντας είναι ότι το αέριο μπροστά από το κεφάλι διεγείρεται από συντονισμένη ακτινοβολία, η οποία οδηγεί στην εμφάνιση του λεγόμενου. Ελεύθερα ηλεκτρόνια στους σπόρους κατά τη διάρκεια της αντίδρασης συνειρμικού ιονισμού.
Τα ηλεκτρόνια των σπόρων σχηματίζονται κατά μήκος του καναλιού πιο αποτελεσματικά από ό,τι θα συνέβαινε στον άμεσο φωτοιονισμό.Ο δεύτερος παράγοντας είναι ότι η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου του φορτίου χώρου κοντά στην κεφαλή του σερπαντίνας υπερβαίνει τη μέση ένταση ηλεκτρικού πεδίου στο διάκενο, επιτυγχάνοντας έτσι υψηλό ρυθμό ιονισμού κατά τη διάδοση του μετώπου του σερπαντίνας.
Το παραπάνω σχήμα δείχνει ένα διάγραμμα του σχηματισμού μιας καθοδικής ροής. Όταν η κεφαλή της χιονοστιβάδας ηλεκτρονίων έφτασε στην άνοδο, πίσω της υπήρχε ακόμα μια ουρά στον χώρο μεταξύ των ηλεκτροδίων με τη μορφή ενός νέφους ιόντων. Εδώ, λόγω του φωτοϊονισμού του αερίου, εμφανίζονται θυγατρικές χιονοστιβάδες, οι οποίες προσκολλώνται σε αυτό το σύννεφο θετικών ιόντων. Το φορτίο γίνεται όλο και πιο πυκνό, και με αυτόν τον τρόπο επιτυγχάνεται μια αυτοδιαδιδόμενη ροή θετικού φορτίου - η ίδια η ροή.
Θεωρητικά, σε αυτό το σημείο στο χώρο μεταξύ των ηλεκτροδίων, όπου η χιονοστιβάδα μετατρέπεται σε σερπαντίνα, κάποια στιγμή υπάρχει ένα σημείο όπου το συνολικό ηλεκτρικό πεδίο (το ηλεκτρικό πεδίο που δημιουργείται από τα ηλεκτρόδια και το πεδίο φόρτισης χώρου της κεφαλής του σερπαντέρ ) εξαφανίζεται. Αυτό το σημείο θεωρείται ότι βρίσκεται κατά μήκος του άξονα της χιονοστιβάδας. Βασικά, το μέτωπο του streamer είναι ένα μη γραμμικό κύμα ιονισμού, ένα κύμα φόρτισης χώρου που προκύπτει στον ελεύθερο χώρο ως κύμα καύσης.
Για το σχηματισμό του μπροστινού μέρους της καθοδικής ροής, η εκπομπή ακτινοβολίας έξω από τα όρια του διακένου μεταξύ των ηλεκτροδίων είναι απαραίτητη.Τη στιγμή που η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου στην κεφαλή της ροής φτάνει σε μια κρίσιμη τιμή, η οποία αντιστοιχεί στην αρχή της διαρροής ηλεκτρονίων, η τοπική ισορροπία μεταξύ του ηλεκτρικού πεδίου και της κατανομής της ταχύτητας ηλεκτρονίων διαταράσσεται, γεγονός που γενικά περιπλέκει πολύ το μοντέλο του streamer. ηλεκτρική διάσπαση του αερίου.