Einfluss des Materials und der Kontaktierung der Barrieren auf die Homogenität von Barrierenentladungen (PDF)

Bisher ist aus der Literatur bekannt, dass homogene Barrierenentladungen im Allgemeinen nur in recht engen Bereichen der Speisespannung oder der Spaltabstände existieren. In einer Vorgängerarbeit konnten zwei grundlegend unterschiedliche homogene Entladungsformen (Typ 1 von Okazaki und Typ 2 von Massines) nachgewiesen werden. Ziel dieser Arbeit war es, durch systematische Versuche und ergänzende Simulationen konkrete Erkenntnisse über erzielbare und technisch nutzbare Existenzbereiche, sowie den Einfluss der Kontaktierungsart und des Materials der Barrieren auf die Homogenität von Barrierenentladungen zu gewinnen. Bei 50 Hz zeigen alle untersuchten Anordnungen mit Drahtgitter oder resistiven Schichten zwischen Barrierenrückseiten und Elektroden beim Entladungseinsatz zunächst grundsätzlich eine stromschwache homogene Entladung des Typs 2. Bei einigen Kontaktierungsvarianten schlägt die zunächst reine Typ-2-Entladung in eine kombinierte Typ-2/Typ-1-Entladung um, die bis zur höchsten Speisespannung sehr stabil existiert. Das 50 Hz-Verhalten von Barrierenanordnungen mit Kontaktierungs-Schichten bei Luft und Stickstoff als Arbeitsgas ist nahezu identisch.Bei der homogenen Typ-2-Entladung im kHz-Bereich engt sich mit zunehmender Spaltweite deren Spannungsexistenzbereich ein Dieser Spaltweitenexistenzbereich wurde mit zahlreichen Barrierenmaterialien untersucht. Es wurden entweder massive Platten oder zweischichtige Kombinationen mit unterschiedlichen Permittivitäten der dem Entladungsraum zugewandten Seite (Oberflächenpermittivität) verwendet. Als wichtiges neues Ergebnis wurde die Erkenntnis gewonnen, dass der Existenzbereich nicht von der resultierenden Barrierenkapazität, sondern ausschließlich von der Oberflächenpermittivität der Barrieren abhängt.Die homogenen Entladungen wurden einer Leistungsanalyse unterzogen. Weiterhin wurden Stromverteilungsmessungen, Hochgeschwindigkeitsaufnahmen und Emissionsspektroskopie durchgeführt. Zur Ergänzung und Deutung dienen Simulationen.