\documentclass[a4paper,12pt]{article}
\usepackage [czech]{babel}
\usepackage {labak}
\usepackage {epsfig}

\def\kor#1{ko\-r\'{o}\-no\-v#1}

\begin{document}
\header{Z\'{a}porn\'{y} \kor{\'{y}} v\'{y}boj vo vzduchu v re\v{z}ime
Trichelov\'{y}ch impulzov}


\podnadpis{Teoretick\'{y} \'{u}vod}

Kor\'{o}nov\'{y}m v\'{y}bojom naz\'{y}vame samostatn\'{y} elektrick\'{y}
v\'{y}boj v~plyne ho\-ria\-ci v~silne nehomog\'{e}nnom elektrickom poli pri
tlakoch v\"{a}\v{c}\v{s}\'{\i}ch ne\v{z} r\'{a}dove $10^3 \Pa$ .  Je
charakterizovan\'{y} t\'{y}m, \v{z}e intenz\'{\i}vne ioniza\v{c}n\'{e}
procesy prebiehaj\'{u} v~neve\q lkej vzdialenosti od kor\'{o}nuj\'{u}cej
elektr\'{o}dy (cca $0.2 \mm$), kde je do\-sta\-to\v{c}\-ne siln\'{e}
pole. Ak je kor\'{o}nuj\'{u}ca elektr\'{o}da z\'{a}porn\'{a}
(elektr\'{o}da s~men\-\v{s}\'{\i}m polomerom krivosti), jedn\'{a} sa o
z\'{a}porn\'{y} \kor{\'{y}} v\'{y}boj. Prenos n\'{a}\-bo\-ja
v~ostatnej \v{c}asti medzielektr\'{o}dov\'{e}ho priestoru, tzv.
vonkaj\v{s}ej vrstve, sa uskuto\v{c}\v{n}uje driftom i\'{o}nov alebo
elektr\'{o}\-nov.

Pri experiment\'{a}lnom vy\v{s}etrovan\'{\i} s\'{u} naj\v{c}astej\v{s}ie
uprednost\v{n}ovan\'{e} tieto elektr\'{o}dov\'{e} konfigur\'{a}cie: hrot
-- rovina, dr\^{o}t -- rovina, s\'{u}stava dvoch koaxi\'{a}l\-nych
valcov, dva parareln\'{e} vodi\v{c}e. Konfigur\'{a}cia hrot -- rovina sa
s v\'{y}hodou pou\v{z}\'{\i}va v po\v{c}\'{\i}ta\v{c}ov\'{y}ch
simul\'{a}ci\'{a}ch rozvoja po\v{c}iato\v{c}n\'{y}ch \v{s}t\'{a}di\'{\i}
rozvoja v\'{y}\-bo\-ja. V\'{y}hodou tohto usporiadania je mo\v{z}nos\q t
dosiahnu\q t lokaliz\'{a}ciu z\'{a}porn\'{e}\-ho \kor{\'{e}ho}
v\'{y}boja do jednej emisnej \v{s}kvrny a~sk\'{u}ma\q t procesy v tomto
element\'{a}rnom v\'{y}boji.

Kor\'{o}nov\'{y} v\'{y}boj vznik\'{a} v okol\'{\i} kor\'{o}nuj\'{u}cej
elektr\'{o}dy -- tzv. ioniza\v{c}n\'{a} oblas\q t -- \v{c}as\q t
v\'{y}bojov\'{e}ho priestoru, v ktorej prebiehaj\'{u} ioniza\v{c}n\'{e}
procesy. Hranicu tejto oblasti ur\v{c}uje pokles intenzity
elektrick\'{e}ho po\q la na hodnotu, pri ktorej u\v{z} nenast\'{a}va
ioniz\'{a}cia. Priestor medzi hranicou ioniza\v{c}nej oblasti a
vonkaj\v{s}ou elektr\'{o}dou sa naz\'{y}va vonkaj\v{s}ia, tzv.
\textit{driftov\'{a}} oblas\q t \kor{\'{e}ho} v\'{y}boja. V tejto
oblasti je elektrick\'{e} pole slab\'{e}, preto nabit\'{e} \v{c}astice
iba driftuj\'{u}, difunduj\'{u}, reaguj\'{u} a n\'{a}sledne dopadaj\'{u}
na vonkaj\v{s}iu elektr\'{o}du. V~drif\-tovej oblasti v\'{y}bojov\'{e}ho
priestoru prevl\'{a}da priestorov\'{y} n\'{a}boj s rovnakou polaritou,
ako m\'{a} kor\'{o}nuj\'{u}ca elektr\'{o}da. Nabit\'{e} \v{c}astice
opa\v{c}n\'{e}ho zna\-mien\-ka dopadaj\'{u} na kor\'{o}nuj\'{u}cu
elektr\'{o}du.  Priestorov\'{y} n\'{a}boj v driftovej oblasti
\kor{\'{e}ho} v\'{y}boja svojim po\q lom ovplyv\v{n}uje priebeh
pr\'{u}du vo vonkaj\v{s}om obvode. V elektronegat\'{\i}vnych plynoch
existuje stabiln\'{y} z\'{a}porn\'{y} ko\-r\'{o}\-nov\'{y} v\'{y}boj pri
vhodnej konfigur\'{a}cii elektr\'{o}d v pomerne \v{s}irokom intervale
nap\"{a}tia.  Kladn\'{y} \kor{\'{y}} v\'{y}boj vznik\'{a} vo
v\v{s}etk\'{y}ch plynoch.

\podpodnadpis{Z\'{a}kladne vlastnosti Trichelov\'{y}ch impulzov}

Re\v{z}imy z\'{a}porn\'{e}ho \kor{\'{e}ho} v\'{y}boja
s\'{u}visiace so zvy\v{s}ovan\'{\i}m nap\"{a}tia s\'{u}
n\'{a}sledovn\'{e}: najsk\^{o}r je to nesamostatn\'{y} v\'{y}boj
pozostavaj\'{u}ci z viacer\'{y}ch lav\'{\i}n navz\'{a}jom
prepojen\'{y}ch sekund\'{a}rnymi procesmi. Vtedy pr\'{u}d v\'{y}boja
dosahuje r\'{a}du $<\mathrm{\mu A}$ a~maximum t\'{y}chto pulzov,
ktor\'{e} vznikaj\'{u} v~d\^{o}sledku viacn\'{a}sobn\'{y}ch lav\'{\i}n,
je men\v{s}\'{\i} ne\v{z} $50\;\mathrm{\mu A}$. Pri \v{d}al\v{s}om
zvy\v{s}ovan\'{\i} nap\"{a}tia tieto impulzy prerast\'{u} do
Trichelov\'{y}ch impulzov, ktor\'{e} maj\'{u} minim\'{a}lne o tri
r\'{a}dy v\"{a}\v{c}\v{s}iu amplit\'{u}du. Najprv s\'{u}
nepravideln\'{e} a pri \v{d}al\v{s}om miernom zv\'{y}\v{s}en\'{\i}
nap\"{a}\-tia sa objavuj\'{u} pravidelne s frekvenciou a\v{z} nieko\q lko
$\mathrm{kHz}$. Frekvencia narast\'{a} so zvy\v{s}ovan\'{\i}m
nap\"{a}tia a je \'{u}mern\'{a} pr\'{u}du. To znamen\'{a}, \v{z}e
n\'{a}boj ka\v{z}d\'{e}ho Trichelovho impulzu je zhruba rovnak\'{y}. Pri
\v{d}al\v{s}om zv\'{y}\v{s}en\'{\i} nap\"{a}tia Trichelove impulzy
zanikaj\'{u} a~\kor{\'{y}} v\'{y}boj prech\'{a}dza do f\'{a}zy
tzv. spojit\'{e}ho tlecieho \kor{\'{e}ho} v\'{y}boja. Prieraz
medzielektr\'{o}dov\'{e}ho priestoru nast\'{a}va a\v{z} pri
\v{d}al\v{s}om zv\'{y}\v{s}en\'{\i} nap\"{a}tia.

Z regul\'{a}rnych (pravideln\'{y}ch) Trichelov\'{y}ch impulzov m\'{a}
v\'{y}zna\v{c}n\'{e} posta\-ve\-nie prv\'{y} Trichelov impulz, ktor\'{y}
vznik\'{a} ako prv\'{y} po nalo\v{z}en\'{\i} nap\"{a}tia na
elektr\'{o}dy. Ked\v{z}e prebieha za presne stanoven\'{y}ch podmienok,
d\'{a} sa kedy\-ko\q l\-vek zreprodukova\q t a vyu\v{z}\'{\i}va sa na
po\v{c}\'{\i}ta\v{c}ov\'{u} simul\'{a}ciu po\v{c}iato\v{c}n\'{y}ch
\v{s}t\'{a}di\'{\i} z\'{a}porn\'{e}ho \kor{\'{e}ho} v\'{y}boja.
M\'{a} vy\v{s}\v{s}iu amplit\'{u}du a~komplexnej\v{s}\'{\i} tvar ne\v{z}
nasleduj\'{u}ce pulzy.


\podnadpis{\'{U}lohy}
%% Ulohy: {{{

\begin{enumerate}
	\item Zmerajte  z\'{a}vislos\q t pravideln\'{y}ch Trichelov\'{y}ch
		pulzov od nap\"{a}tia na elektr\'{o}dach vo vzduchu pri tlaku
		$50\;\mathrm{kPa}$.
	\item Zmerajte pri rovnakom nap\"{a}t\'{\i} a tlaku $50\;\mathrm{kPa}$
		prv\'{y} Trichelov impulz vo vzduchu a~v~zmesi vzduchu s
		pr\'{\i}mesou $SF_6$.
	\item Porovnajte a diskutujte zhodn\'{e} a rozdielne \v{c}rty
		t\'{y}chto dvoch javov.
\end{enumerate}
% }}}

\podpodnadpis{Potrebn\'{e} pom\^{o}cky a pr\'{\i}stroje}
% pomocky {{{

vysokonap\"{a}\q tov\'{y} zdroj, osciloskop, tlakov\'{a} f\q la\v{s}a so
vzduchom, tlakov\'{a} f\q la\-\v{s}a s plynom $SF_6$, vysokonap\"{a}\q tov\'{y}
deli\v{c}, v\'{a}kuov\'{a} aparat\'{u}ra v zostaven\'{\i} pod\q la
sch\'{e}my na obr\'{a}zku~1, po\v{c}\'{\i}ta\v{c} na zber \'{u}dajov
% }}} pomocky


\podnadpis{Vypracovanie}

V na\v{s}om experimente sme pou\v{z}ili konfigur\'{a}ciu hrot -- rovina.
Elektr\'{o}dy boli vyroben\'{e} z medi, polomer hrotu bol $r = 0.1 \mm$.
Osciloskopom sme na odpore $R = 50 \;\Omega$ merali \'{u}bytok
nap\"{a}tia, \v{c}o mo\v{z}no previes\q t na pr\'{u}dov\'{u}
z\'{a}vislos\q t sign\'{a}lu od \v{c}asu. Meranie muselo by\q t
prev\'{a}dzan\'{e} cez nap\"{a}\q tov\'{y} deli\v{c}, ked\v{z}e
osciloskop nie je schopn\'{y} zvl\'{a}dnu\q t tak\'{e} vysok\'{e}
nap\"{a}tia. Z osciloskopu sme za pomoci
po\v{c}\'{\i}ta\v{c}a urobili zber d\'{a}t a~previedli ich do
elektronickej podoby.

Sch\'{e}ma meracej aparat\'{u}ry je zn\'{a}zornen\'{a} na obr\'{a}zku
\ref{schema}.
\begin{figure}[hbt!]
\begin{center}
	\includegraphics [angle=0, width=0.6\textwidth]{schema.eps}
\end{center}
	\caption{Sch\'{e}ma meracej aparat\'{u}ry.}
	\label{schema}
\end{figure}

Z\'{a}vislos\q t frekvencie Trichelov\'{y}ch pulzov od nap\"{a}tia je
zn\'{a}zornen\'{a} v tabu\q l\-ke a~pr\'{\i}\-slu\v{s}\-nom grafe.
Zvy\v{s}ovanie frekvencie Trichelov\'{y}ch pulzov so
zvy\v{s}o\-va\-n\'{\i}m nap\"{a}tia je samozrejm\'{e}, lebo pri
vy\v{s}\v{s}\'{\i}ch nap\"{a}tiach prech\'{a}dzaj\'{u} Trichelov\'{e}
pulzy do kor\'{o}nov\'{e}ho, spojit\'{e}ho kor\'{o}nov\'{e}ho,
pr\'{\i}padne iskrov\'{e}ho v\'{y}boja. Pri \v{d}al\v{s}om
zvy\v{s}ovan\'{\i} nap\"{a}tia nast\'{a}va prieraz
medzielektr\'{o}dov\'{e}ho priestoru.
\smallskip
% tabulka a graf zavislosti frekvencie Trich. pulzov od napatia {{{
\newlength{\sirkatab}
\newlength{\zvysok}
\newsavebox{\tabulka}
\savebox{\tabulka}{ % {{{
\begin{tabular}[t]{|l|r@{.}l|}
\hline
Nap\"{a}tie [$\mathrm{kV}$] & \multicolumn{2}{l|}{Frekv. [$\mathrm{kHz}$]} \\
\hline
$4.281$ & $26$  & $0$ \\
\hline
$4.500$ & $50$  & $8$ \\
\hline
$5.000$ & $111$ & $0$ \\
\hline
$5.489$ & $258$ & $0$ \\
\hline
$5.850$ & $481$ & $0$ \\
\hline
\end{tabular}
}% }}} savebox{\tabulka}{}
\settowidth{\sirkatab}{\usebox{\tabulka}} % ziskam sirku tabulky
\zvysok=\linewidth % kolko ze mi to este miesta ostalo?
\addtolength{\zvysok}{-\sirkatab} % odcitam miesto na tabulku
\addtolength{\zvysok}{-1em} % este miesto na medzeru ...
\noindent\parbox[t]{\textwidth}{
\raisebox{\height}[\height][0pt]{
	\noindent
	\parbox[t]{\sirkatab}{
	\raisebox{-6pt}[0pt][0pt]{
		\usebox{\tabulka}\hspace*{\fill} % vlozime tabulku
		}
	}
	\parbox[t]{\zvysok}{
	\raisebox{-\height}[\height][0pt]{
		\includegraphics [angle=0, width=\zvysok]{frekv.eps}
		\label{frekv}
	}
	}
	}
	\begin{center}
	  \stepcounter{figure}
	  Obr\'{a}zok: \arabic{figure}: Z\'{a}vislos\q t frekvencie Trichelov\'{y}ch pulzov od
	  nap\"{a}tia na elektr\'{o}\-dach.
	\end{center}
} % }}}

Nameran\'{e} charakteristiky priebehu prv\'{y}ch Trichelov\'{y}ch
impulzov s\'{u} zo\-bra\-zen\'{e} v grafoch \ref{vzduch}~a~\ref{SF6}. Na
prv\'{y} poh\q lad si mo\v{z}no v\v{s}imn\'{u}\q t z\'{a}sadn\'{y}
rozdiel v~charakteristike priebehu a rovnako v~amplit\'{u}de
sign\'{a}lu.  Zatia\q l \v{c}o pre zmes vzduchu s $5\% \; SF_6$ s\'{u}
pozorovan\'{e} dva p\'{\i}ky, v~suchom vzduchu je prv\'{y} p\'{\i}k
pozorovan\'{y} ako skok na n\'{a}behovej hrane (vi\v{d} porovnanie v
grafe \ref{graf-porovnanie}).  Ten je
sp\^{o}soben\'{y} sekund\'{a}rnou fotemisiou z kat\'{o}dy.

\begin{figure}[hbt!]
\begin{center}
	\includegraphics [angle=0, width=0.6\textwidth]{graf-vzduch.eps}
	\caption{Prv\'{y} Trichelov impulz pri r\^{o}znych nap\"{a}tiach,}
	\centerline{such\'{y}~vzduch, $p~=~50\kPa$}
	\label{vzduch}
\end{center}
\end{figure}

\begin{figure}[hbt!]
\begin{center}
	\includegraphics [angle=0, width=0.6\textwidth]{graf-sf6.eps}
	\caption{Prv\'{y} Trichelov impulz pri r\^{o}znych nap\"{a}tiach,}
	\centerline{such\'{y} vzduch $+ 5\% SF_6$, $p = 50 \kPa$}
	\label{SF6}
\end{center}
\end{figure}

D\^{o}kaz, \v{z}e skok na n\'{a}behovej hrane je sp\^{o}soben\'{y}
sekund\'{a}rnou fotoemisiou z~kat\'{o}dy by sa dal urobi\q t
zmenen\'{\i}m povrchu kat\'{o}dy. Ak by sa kat\'{o}da pokryla napr.
uhl\'{\i}kom, ktor\'{y} m\'{a} mal\'{y} koeficient sekund\'{a}rnej
fotoemisie, skok na n\'{a}\-behovej hrane by poklesol. Naopak, pri
povrchu CuI s ve\q lk\'{y}m koeficientom sekund\'{a}rnej fotoemisie by
sa mal pozorova\q t n\'{a}rast.

Maximum Trichelov\'{e}ho impulzu je sp\^{o}soben\'{e} dopadom
kladn\'{e}ho streamera na kat\'{o}du. V porovnan\'{\i}
charakterist\'{\i}k pre \v{c}ist\'{y} vzduch a~vzduch s~pr\'{\i}\-me\-sou
$SF_6$ (graf \ref{graf-porovnanie}.) si mo\v{z}no v\v{s}imn\'{u}\q t ve\q
lk\'{y} rozdiel v amplit\'{u}de sign\'{a}lu. Ten je sp\^{o}soben\'{y}
t\'{y}m, \v{z}e $SF_6$ sa vyzna\v{c}uje ve\q lk\'{y}m koeficientom
z\'{a}chytu elektr\'{o}nov, \v{c}o sp\^{o}sobuje vo v\'{y}bojovom
priestore vznik v\"{a}\v{c}\v{s}ej koncentr\'{a}cie z\'{a}porne
nabit\'{y}ch i\'{o}nov. To sp\^{o}sobuje zni\v{z}ovanie intenzity
elektrick\'{e}ho po\q la v oblasti kor\'{o}nuj\'{u}cej elektr\'{o}dy.
T\'{y}m nedoch\'{a}dza k tak intenz\'{\i}vnej ioniz\'{a}cii
a~v\'{y}sledn\'{y} efekt je tak\'{y}, \v{z}e v\'{y}boj je menej
intenz\'{\i}vny. To predur\v{c}uje $SF_6$ na pou\v{z}itie v~zmesiach
ur\v{c}en\'{y}ch pre v\'{y}bojov\'{e} zariadenia, kde sa po\v{z}aduje
zn\'{\i}\v{z}enie iskrenia. Preto m\'{a} \v{s}t\'{u}dium vzniku
v\'{y}boja v zmesiach $SF_6$ a in\'{y}ch v\'{y}znam.

V \v{c}asoch pribli\v{z}ne $1.10^{-8}$ a\v{z} $1{,}5.10^{-8}$ sekundy
mo\v{z}no pozorova\q t pokles v~amplit\'{u}de pr\'{u}du. Ten je
sp\^{o}soben\'{y} pr\'{\i}chodom kladn\'{y}ch i\'{o}nov na kat\'{o}du.

\begin{figure}[hbt!]
\begin{center}
	\includegraphics [angle=0, width=0.6\textwidth]{graf-porovnanie.eps}
	\caption{Porovnanie charakterist\'{\i}k Trichelov\'{y}ch pulzov pre r\^{o}zne plyny:}
	\centerline{vzduch -- vzduch + $5\% SF_6$}
	\label{graf-porovnanie}
\end{center}
\end{figure}



\end{document}

%\% Modeline {{{
% vim:set ts=4 tw=72:
% vim600: fdm=marker fdl=0 fdc=3 vb t_vb=:
% }}}