Кіріспе

Электр ұшқынының өткізгіштер арасында өтуіне мүмкіндік беру үшін екі өткізгіш электродтар белгілі бір арақашықтықта орналастырылады. Ұшқындық аралық – бұл екі өткізгіш электродтың, әдетте ауа сияқты газбен толтырылған аралықпен бөлінген құрылым, ол өткізгіштер арасында электр ұшқынының өтуіне мүмкіндік беру үшін жасалған. Егер электродтар арасындағы потенциалдар айырмашылығы газдың тегіс өту кернеуінен асып кетсе, газ иондалып, оның электрлік кедергісі күрт төмендейді, нәтижесінде ұшқын пайда болады. Электр тогы иондалған газдың жолы үзілгенге немесе ток "ұстау тогы" деп аталатын ең төменгі мәнге дейін төмендегенге дейін ағады. Бұл көбінесе кернеудің төмендеуінен, бірақ кейде қызған газдың көтеріліп, созылуынан және содан кейін иондалған газдың тізбегінің үзілуінен болады. Әдетте, газды иондау процесі күшті және бұзылушылық болып келеді, одан дыбыс (шамыранның шырқауынан бастап найзағайдың күркіреуіне дейін), жарық және жылу пайда болады. Ұшқындық аралықтар тарихи тұрғыдан ерте электр жабдықтарында, мысалы, ұшқындық аралықты радио таратушыларда, электростатикалық машиналарда және рентген аппараттарында қолданылған. Бүгінде олардың ең көп тараған қолданылуы – ішкі жану қозғалтқыштарында отынды тұтандыру үшін шамдарда, бірақ олар сондай-ақ найзағайдан қорғағыштарда және электр жабдықтарын жоғары кернеулік импульстардан қорғауға арналған басқа құрылғыларда да қолданылады.

Ақаулық кернеуі

Ауаның электр өткізгіштік күші теңіз деңгейінде шамамен 30 кВ/см құрайды.

Шабытқыштың көріну мүмкіндігі

Ұшқынның шығаратын жарығы электрондар тогынан емес, электрондардың соқтығысуына жауап ретінде флуоресценциялық материал ортасынан туындайды. Электрондар ауа молекулаларымен соқтығысқанда, олардың орбиталық электрондарын жоғары энергия деңгейлеріне көтереді. Бұл қозған электрондар бастапқы энергия деңгейлеріне оралғанда, энергияны жарық түрінде бөліп шығарады. Вакуумда көрінетін ұшқын пайда болуы мүмкін емес. Электромагниттік өтулерге қабілетті аралық зат болмаса, ұшқын көрінбейді (вакуумдық доғаны қараңыз).

Қолданбалар

Шығарылымдық кеңістіктер көптеген электрондық құрылғылардың жұмыс істеуі үшін қажет.

Жалындырғыштар

Жалынды қосу үшін шамшырақ аралығы қолданылады. Иондану жолының жылуы, бірақ одан да маңыздысы, ультракөк сәулесі және ыстық еркін электрондар (екеуі де реактивті еркін радикалдардың түзілуіне себеп болады) ішкі жану қозғалтқышындағы отын-ауа қоспасын, немесе пеш, духовка немесе плитадағы жануды қозғайды. Ультракөк сәулесінің көбірек өндірілуі және жану камерасына сәтті тарауы жану процесінің одан әрі жүруіне ықпал етеді. Ғарыш шаттлының негізгі қозғалтқышындағы сутек-оттекті отын қоспасы жалындық тұтандырғыш арқылы тұтандырылды.

Қорғау құрылғылары

Шабытқыштар жиі жабдыққа зақым келтіруден кернеудің кендеуін болдырмау үшін қолданылады. Шабытқыштар жоғары кернеулі коммутаторларда, үлкен қуат трансформаторларында, электр станцияларында және электр қосалқы станцияларында қолданылады. Мұндай коммутаторлар бір контакті ретінде ірі, қашықтан басқарылатын қосқыштық жапырақшамен, ал екінші контакті ретінде оның екінші ұшын ұстап тұратын екі серіппелі жапырақшамен құрастырылады. Егер жапырақша ашылса, шабыт жапырақша мен серіппе арасындағы байланысты сақтап, өткізгіштікке мүмкіндік беруі мүмкін. Шабыт ауаны иондастырады, ол өткізгіш болып, доғаның пайда болуына жағдай жасайды, бұл иондануды және осылайша өткізгіштікті жалғастырады. Қосқыштың үстіндегі Якобтың баспалдағы доғаның көтеріліп, соңында сөнуіне себеп болады. Жоғары кернеулі тіреулердің керамикалық изоляторларының үстінде орнатылған кішкентай Якобтың баспалдақтарын да кездестіруге болады. Бұлар кейде мүйіздік аралықтар деп аталады. Егер шабыт оқшаулағыштан өтіп, доға тудырса, ол сөндіріледі. Кішкентай шабытқыштар жиі сезімтал электрлік немесе электрондық жабдықтарды жоғары кернеудің кендеуінен қорғау үшін қолданылады. Бұл құрылғылардың жетілдірілген нұсқаларында (газ түтіктік ұстағыштар деп аталады) аномальды кернеудің кендеуі кезінде кішкентай шабытқыш бұзылады, бұл кендеуді қауіпсіз түрде жерге жіберіп, жабдықты қорғайды. Бұл құрылғылар әдетте ғимаратқа кіретін телефон желілеріне қолданылады; шабытқыштар ғимаратты және ішкі телефондық тізбектерді молнияның әсерінен қорғауға көмектеседі. Аз күрделі (және әлдеқайда арзан) шабытқыштар өзгертілген керамикалық конденсаторларды пайдалана отырып жасалады; мұндай құрылғыларда шабытқыш конденсаторды тізбекке қосатын екі сымның арасындағы ауа саңылауы болып табылады. Кернеудің кендеуі сымдар арасындағы саңылау арқылы шабытты тудырады. Бұл арзан құрылғылар көбінесе катодты сәулелі түтік (CRT) ішіндегі электронды қару элементтері арасындағы зақымдау доғаларын болдырмау үшін қолданылады. Телефон станцияларында кішкентай шабытқыштар жиі кездеседі, өйткені ұзын телефон кабельдері молниядан туындаған кендеулерге өте сезімтал. Электр желілерін қорғау үшін үлкен шабытқыштар қолданылады. Шабытқыштар кейде электрондық өнімдердегі баспа схемаларында екі жақын орналасқан ашық PCB іздерін пайдалана отырып жүзеге асырылады. Бұл электрондық өнімдерге қарапайым кернеуден қорғауды қосудың тиімді және нөлдік құнды әдісі. Транзисторлар және тризисторлар - қуаты төмен қосымшалар үшін шабытқыштардың қатты күйдегі баламасы. Бұл мақсатта неон шамдары да қолданылады.

Жоғары жылдамдықты фотосуретке түсіру

Субмикросекундтық уақыт аралығында фотосуреттік жарық шығару үшін ауа кеңістігіндегі ұшқындық разряд қолданылады.

Радио хабар таратушылар

Шанышқы бүкіл электромагниттік спектрде энергия таратады. Қазіргі кезде бұл заңсыз радиожиіліктің бұзылысы ретінде қарастырылады және жойылды, бірақ радиобайланыстың алғашқы жылдарында (1880–1920) радиосигналдарды модульденбеген ұшқыш тізбек арқылы таратудың бірден-бір тәсілі осы болды. Көптеген радио ұшқыш тізбектері салқындату құрылғыларын, мысалы, айналмалы тізбек пен жылу таратушыларды қамтиды, себебі ұшқыш тізбек жоғары қуатпен үздіксіз қолданылғанда қатты қызады.

Кернеуді өлшеу үшін сфералық саңылау

Калибрленген шар тәрізді ұшқыш аралығы ауа қысымы, ылғалдылығы және температурасына түзетулер енгізілген кезде өте тұрақты кернеуде бұзылады. Екі шар арасындағы аралық электроника немесе кернеуді бөлу құрылғыларынсыз кернеуді шамамен 3% дәлдікпен өлшеуге мүмкіндік береді. Ұшқыш аралығы жоғары кернеулі айнымалы ток, тұрақты ток немесе импульстарды өлшеу үшін қолданылуы мүмкін, бірақ өте қысқа импульстар үшін бір полюске ультракүлгін сәуле немесе радиоактивті көз орнатылып, электрон көзі қызметін атқаруы мүмкін.

Қуатты ауыстыратын құрылғылар

Шабытқыштар электрлік қосқыштар ретінде қолданылуы мүмкін, себебі олардың екі күйі бар, онда электрлік кедергі едәуір өзгеше. Электродтар арасындағы кедергі газбен немесе вакууммен бөлінгенде 10 Ом-ға дейін жете алады, яғни электродтар арасында жоғары кернеу болған кезде де ағым аз болады. Электродтар плазмамен байланысқанда кедергі 10 Ом-ға дейін төмендейді, демек қуаттың ысырабы тіпті жоғары ағымда да төмен болады. Бұл қасиеттердің үйлесімі шабытқыштарды импульстік қуат қолданыстарында электрлік қосқыштар ретінде пайдалануға алып келді, онда энергия конденсаторда жоғары кернеуде сақталады, содан кейін жоғары ағыммен разрядталады. Мысалдарға импульстік лазерлер, рельстік қарулар, Маркс генераторлары, термоядролық синтез, ультракүшті импульстік магниттік өріс зерттеулері және ядролық бомбаны іске қосу жатады. Шабыт аралығы тек газбен бөлінген екі электродтан тұрса, өткізбейтін және өткізгіш күйлер арасындағы өту Пашен заңымен реттеледі. Типик қысым және электродтар арасындағы қашықтық комбинацияларында Пашен заңы газдың құрамына байланысты электр өрісінің күшіне қатынасы тұрақты мәннен асып кеткенде Таунсенд разряды электродтар арасындағы аралықты өткізгіш плазмамен толтырады дейді. Қысымды төмендету жылдамдығы тұншықты ағыспен шектеледі, ал конденсаторлық разряд тізбегіндегі электр өрісін арттыру конденсатордың сыйымдылығымен және сыйымдылықты зарядтауға қол жетімді ағыммен шектеледі. Разрядты бастау жылдамдығының бұл шектеулері екі электродты шабытқыштардың жоғары дірілдеуіне әкеледі. Триггерленген шабытқыштар – төмен дірілдеуді қамтамасыз ету үшін қосымша іске қосу құралдары бар құрылғылар класы. Көбінесе бұл үшінші электрод, мысалы тригатронда. Триггерлік электродтың кернеуін жылдам өзгертуге болады, өйткені оның және басқа электродтардың арасындағы сыйымдылық кішкентай. Триггерленген шабытқышта газ қысымы дірілдеуді азайту үшін оңтайландырылады, сонымен қатар қасақана іске қосылудан сақтану үшін. Триггерленген шабытқыштар кернеу диапазоны шектеулі, герметикалық жабық түрде және кернеу диапазоны қол жетімді қысым диапазонына пропорционалды, пайдаланушы бақылайтын қысыммен жасалатын түрде шығарылады. Триггерленген шабытқыштар тиратрондар, критрондар, игнитрондар және кроссатрондар сияқты басқа газ толтырылған түтіктермен көптеген ортақ қасиеттерге ие. Триггерленген вакуумдық шабытқыштар немесе спиртрондар сыртқы түрі мен құрылысы бойынша триггерленген шабытқыштарға ұқсас, бірақ басқа жұмыс принципіне негізделген. Триггерленген вакуумдық шабытқыш – герметикалық жабық шыны немесе керамикалық корпустағы үш электродтан тұрады. Бұл дегеніміз, триггерленген шабытқыштан айырмашылығы, триггерленген вакуумдық шабытқыш Пашен минимумының сол жағындағы параметрлер кеңістігінде жұмыс істейді, онда бұзылу қысымның артуымен ықпалдасады. Электродтар арасындағы ағым өткізбейтін күйдегі өріс эмиссиясымен шектеледі. Бұзылуды триггерлік электродтан немесе жақын орналасқан кедергілік қаптамадан материалдың жылдам булануы бастайды. Вакуумдық доға басталғаннан кейін, триггерленген вакуумдық шабытқыш басқа шабытқыштар сияқты өткізгіш плазмамен толтырылады. Триггерленген вакуумдық шабытқыштың жұмыс кернеуінің диапазоны герметикалық жабық триггерленген шабытқышқа қарағанда кеңірек, өйткені Пашен қисықтары Пашен минимумының сол жағында жоғары қысыммен салыстырғанда әлдеқайда тік. Триггерленген вакуумдық шабытқыштар да радиацияға төзімді, өйткені өткізбейтін күйде олар радиациямен иондалуы мүмкін газды қамтымайды.

Жәндіктерді жою

Олар жәндіктерді қырып тастауға да қолданылады. Екі электрод металл торлар түрінде жасалған, олардың арасы кернеу секіруі үшін тым алыс орналасқан. Кез келген жәндік электродтар арасына ұшқанда, оның денесі өткізгіш болғандықтан, арақашықтық қысқарады және жәндікті электр тогымен соғып, күйдіретін ұшқын пайда болады. Осы мақсатта, ұшқындық механизм көбінесе жәндікті ұшқындық аралығына тартып алу үшін шам сияқты әртүрлі жемдермен бірге қолданылады.