Does electric field nonuniformity affect gas breakdown?

Abstract

This paper presents the results of studying the gas breakdown in the nonuniform constant electric field. We registered the discharge breakdown curves in nitrogen between flat electrodes of 12 mm in diameter and spaced 5 and 25 mm apart whereas the chamber diameter was 56 mm. We demonstrate that in contrast to previous studies with the narrow gap between the electrodes and the chamber wall the breakdown curves for different space values actually coincide when plotted to the U(pL) scale. The Paschen law holds under conditions of our experiments though the inter-electrode spacing exceeds almost fourfold the electrode radius and the electric field axial profile for a larger spacing possesses a minimum at the inter-electrode gap center. Consequently, under condition studied the electric field nonuniformity did not affect practically the breakdown process.

Представлені результати досліджень пробою газу в неоднорідному постійному електричному полі. Виміряні криві запалювання у нітрогені для відстаней між плоскими електродами 5 і 25 мм відповідно, при діаметрах електродів 12 мм і камери 56 мм. Показано, що на відміну від результатів попередніх досліджень із вузьким зазором між електродами і стінкою камери криві запалювання для різних відстаней практично збігаються, якщо їх побудувати в масштабі U(pL). За умовами цих експериментів (відстань між електродами приблизно в 4 рази перевищує їх радіус) виконується закон Пашена, незважаючи на те, що осьовий профіль електричного поля для більшого зазору має мінімум у центрі проміжку між електродами. Отже, неоднорідність розподілу електричного поля за даних умов практично не мала впливу на процес пробою.

Представлены результаты исследований пробоя газа в неоднородном постоянном электрическом поле. Измерены кривые зажигания в азоте для расстояний между плоскими электродами 5 и 25 мм соответственно, при диаметрах электродов 12 мм и камеры 56 мм. Показано, что в отличие от результатов предыдущих исследований с узким зазором меж-ду электродами и стенкой камеры кривые зажигания для различных расстояний практически совпадают, если их построить в масштабе U(pL). При условиях данных экспериментов (расстояние между электродами примерно в 4 раза превышает их радиус) выполняется закон Пашена, несмотря на то, что осевой профиль электрического поля для большего зазора имеет минимум в центре промежутка между электродами. Следовательно, неоднородность распределения электрического поля в данных условиях практически не оказала влияния на процесс пробоя.