Высоковольтная конденсированная искра

Искровой разряд (искра) – неустановившийся электрический разряд в газе, возникающий обычно при давлениях порядка атмосферного в том случае, когда непосредственно после пробоя разрядного промежутка напряжение на нѐм падает в течение очень короткого времени (от нескольких долей мкс до сотни мкс) ниже величины напряжения угасания разряда. Из электронных лавин, возникающих при наложении высокого напряжения на межэлектродный промежуток, образуются стримеры - тонкие разветвлённые каналы, заполненные ионизированным газом. Стримеры, быстро удлиняясь, перекрывают разрядный промежуток и соединяют электроды непрерывными проводящими каналами.

Высоковольтную конденсированную искру можно рассматривать как нестационарный дуговой разряд. Он возникает только в момент непродолжительного замыкания аналитического искрового промежутка вследствие разряда конденсатора. Протекание этого разряда во времени определяется параметрами колебательного контура (емкостью С, индуктивностью L, сопротивлением R) и состоянием искрового промежутка (рисунок 5). С увеличением емкости конденсатора и зарядного напряжения на нем возрастает количество энергии, отдаваемой им в единицу времени при разряде.

Рисунок 5 - Схема высоковольтной конденсированной искры

Искровой разряд по механизму испарения твердой пробы резко отличается от дуговых разрядов. Поступление вещества пробы в разряд происходит во время колебательной стадии в виде парообразных струй, факелов, за счет эрозионных процессов.

В искровом разряде температура значительно выше по сравнению с дуговым. Определяемые элементы находятся в основном в виде ионов, поэтому спектр искрового разряда состоит из ионных линий. Все факторы, влияющие на температуру искры и скорость парообразования, влияют и на интенсивность спектральных линий.

Излучение искры существенно изменяется за время от пробоя искрового промежутка до полного его исчезновения. Это связано с изменением состава и температуры газа, находящегося в искровом промежутке.

То обстоятельство, что излучение искры различно в различных фазах разряда, используется для улучшения метрологических характеристик спектрального анализа, так как для изучения спектра оказывается возможным выбрать такой момент горения разряда, при котором условия проведения конкретного определения наиболее благоприятны.

Искра является идеальным источником света в спектральном анализе металлов и сплавов при определении средних концентраций. Этот метод широко используется в металлургическом производстве для экспрессного анализа; воспроизводимость результатов анализа около 1 % (sr = 0,01). В искре определяются такие трудно возбудимые элементы, как P, С, S, галогены.

При возбуждении искрой исследуемые пробы (чаще всего металлы и сплавы) сами являются электродами. Ввиду хорошей воспроизводимости возбуждение искрой используется главным образом в количественном анализе.