ماهیت فیزیکی تخلیه خرمنی:
بهمن یونی همیشه باعث جرقه نمی شود، گاهی سبب نوع دیگری تخلیه ، یعنی تخلیه خرمنی می شود. تخلیه خرمنی نه تنها در مجاورت
سیم جریاندار بلکه در نزدیکی نوک های تیز اجسام و به طور کلی در نزدیکی هر الکترودی که
میدان الکتریکی غیر یکنواخت شدیدی ایجاد کند ظاهر می شود. یونش شدید تخلیه خرمنی به توسط میدان الکتریکی غیر یکنواخت صورت می گیرد.
در زیر تخلیه خرمنی را با کاربردهایش بررسی می کنیم.
هر گاه به داخل ظرفی که از دود پر شده است
الکترودهای فلزی تیز متصل به
ماشین ویمچورست را وارد کنیم، فوری شفاف می شود. در یک آزمایش ساده اگر یک لوله شیشه ای شامل دو الکترود را در نظر بگیریم. یعنی یک استوانه فلزی و یک سیم نازک که در امتداد استوانه توسط گلوله سنگینی کشیده می شود. الکترود ها به ماشین ویمچورست متصل اند.
اگر جریانی از دود (یا غبار) به داخل لوله وزیده شود و
ماشین الکتریکی به دوران درآید، جریان خروجی از سیستم به شرطی که
ولتاژ آن قدر زیاد شود که برای پیدایش خرمن کافی باشد، کاملا پاک و شفاف می شود. تمام ذرات جامد موجود در
گاز روی الکترودها می نشیند البته اگر خرمن در اطراف سیم ظاهر شود هوای داخل لوله شدیداً یونیزه می شود.
یون های گاز که با ذرات غبار برخورد می کنند به این ذرات چسبیده و به آنها
بار الکتریکی می دهند چون در لوله میدان الکتریکی شدیدی برقرار است ذرات باردار تحت تاثیر آن به طرف الکترود ها حرکت کرده و روی آن رسوب می کنند. این پدیده در صنعت برای پاکسازی حجم های بزرگ گازهای صنعتی از ذرات جامد و مایع به کار می رود.
تخلیه خرمنی اساس کار وسایل فیزیکی بسیار مهم یعنی به اصطلاح شمارنده های ذرات بنیادی را تشکیل می دهد.
الکترون ها و سایر ذرات تشکیل شده در نتیجه تبدیل های
مواد رادیواکتیو یک نوع شمارنده ،
آشکارساز گایگر مولر وجوددارد که این شمارنده دارای استوانه فلزی کوچک با پنجره ای پوشیده شده از ورقه
قلع و سیم فلزی نازکی است که در امتداد محور استوانه کشیده شده و نسبت به آن
عایق بندی شده است.
شمارنده به مداری شامل یک چشمه جریان وصل است که ولتاژ چند کیلو ولت ایجاد می کند ولتاژ چنان انتخاب می شود که فقط کمی از
ولتاژ بحرانی کمتر باشد. یعنی ولتاژی که برای شروع تخلیه خرمنی لازم است. وقتی که
الکترون سریعی وارد شمارنده شود، مولکول های گاز داخل شمارنده را یونیزه می کند و در نتیجه ولتاژ لازم برای شروع فرض قدری کمتر می شود. تخلیه ای که در شمارنده ظاهر می شود با جریان ضعیف کوتاه مدتی در مدار ثبت می گردد.
جریانی که در مدار ظاهر می شود چنان ضعیف است که به سختی می توان آن را با
گالوانومتر معمولی آشکار ساخت. ولی اگر مقاومت بسیار بزرگ R در مدار قرار داده شود و
الکترومتر حساسی موازی با آن وصل شود، جریان کاملا محسوس خواهد شد.
وقتی که جریان I درمدار ظاهر شود، ولتاژ U ، که بنابر
قانون اهم مساوی U=RI است، در دو سر مقاومت ایجاد خواهد شد. اگر مقاومت خیلی بزرگ (چند میلیون
اهم) ولی بسیار کمتر از مقاومت خود الکترومتر باشد، حتی یک جریان ضعیف ، ولتاژ محسوسی ایجاد خواهد کرد.
بنابر این هر بار که یک
الکترون سریع وارد شمارنده شود برگه های الکترومتر دور خواهد شد. شمارنده های مشابه آشکارسازی نه فقط الکترونهای سریع بلکه آشکارسازی هر ذره بارداری را که سریعا حرکت می کند و می تواند با برخورد ، گاز را یونیزه کند، امکان پذیر ساخته اند. شمارنده های امروزی ذرات را جدا جدا ، به سهولت آشکار می کنند. و دلیل قانع کننده ای هستند بر اینکه ذرات باردار اولیه به واقع در طبیعت وجود دارند.
مباحث مرتبط با عنوان: