Theoretical studies on nanosecond surface discharge phenomena observed using Lichtenberg figure method

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The nanosecond surface discharge phenomena on the insulation plate have been studied using a Lichtenberg figure method. In the experimental setup voltages of +7 to 22kV, pressures of 150–760 Torr and pulse widths of 3–11 nsec were applied. The developing length of the positive corona streamer has been precisely measured against the applied voltage as a function of the pressure at a given pulse width.

It was found that with increasing pressure there was an increase of inception voltage, while the time lag of corona streamer inception decreased. The developing velocity of charged particles on the insulation plate is discussed from a view point of a modified drift theory of charged particles. Finally, it is concluded that the detardation factor due to the photoelectric emission from the insulation plate plays a more important role in the corona streamer development than the electron collision ionization or the gas photoionization.

Übersicht

Es wurden Gleitentladungen auf Isolierstoffoberflächen im Nano-Sekunden-Zeitbereich mit der Methode der Lichtenbergschen Figuren untersucht. Experimentell wurden Spannungen von +7 bis 22 kV, Impulsbreiten von 3 bis 11 ns und Gasdrücke über dem Isolator von 150 bis 760 Torr angewendet. Die Elektrodenanordnung bestand aus einer Nadel und einer ebenen Elektrode, die mit der Isolierstoffplatte bedeckt war. Die Ausbreitungslänge der positiven Koronaentladung wurde als Funktion der Spannung bei verschiedenen Drücken und konstanter Impulsbreite gemessen.

Es zeigt sich, daß sich bei zunehmendem Druck die Einsatzspannung der Koronaentladung erhöht, während sich die Verzögerungszeit vermindert. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Koronaentladung auf der Isolierstoffoberfläche wird unter dem Gesichtspunkt einer modifizierten Theorie der Ladungsträgerbeweglichkeit auf der Oberfläche diskutiert. Bezüglich der Ausbreitung der Koronaentladung auf der Isolierstoffoberfläche zeigt ich, daß offensichtlich die Photoelektronenemission von der Oberfläche einen größeren Einfluß hat als Elektronenstöße und Photoionisation im Gasraum über dem Isolierstoff.