6.4. Коронный разряд

Для возбуждения коронного разряда нужны два электрода — один произволь­ной формы, другой с малым радиусом кривизны, между ними газ, например воздух, под давлением, близким к атмосферному. Элект­роды и газ — это вещества. Для построения вепольной системы требуется еще и электрическое поле. Оно создается источником высокого напряжения, к полюсам которого подсоединяют электро­ды. При включении источника между электродами возникает неод­нородное электрическое поле. Неоднородность обусловлена боль­шой кривизной поверхности одного из электродов. Так, для про­вода диаметром 20 мкм, подвешенного над плоскостью на высоте 200 мм, отношение напряженности поля у поверхности провода к напряженности у плоскости равно примерно 10 000.

Коронный разряд — источник свободных зарядов, ионов и электронов. Заряды возникают в чехле короны и поступают в зо­ну дрейфа, дальнейшим их движением мы можем управлять с по­мощью полей. Ионы могут использоваться либо непосредственно (носители вещества и заряды), либо для создания зарядов на поверхности микрообъектов. Многоплановость применения коронного разряда как ис­точника ионов предопределена его уникальными свойствами:

- низкой температурой (в чехле она не выше 150 °С, в зоне дрейфа — практически равна температуре окружающей среды, в то время как в дуге или скользящих разря-  дах — до 1500 °С и выше);

- отсутствием движущихся частей (в отличие от трибоэлектрических зарядных установок);

- высокой стабильностью и непрерывностью работы, просто­той регулировки;

- высоким КПД, поскольку нагрев в короне мал, и почти вся энергия расходуется на разделение и перемещение зарядов.

Корона применяется для получения заряженных слоев на больших поверхностях: игольчато-коронные нейтрализаторы статического электричества (а. с. 446956, 433658), коронатор для электрофотографических аппаратов (а. с. 504173), использование слоя зарядов на поверхности ли­стовых и рулонных диэлектрических материалов в качестве свое­образного «электрода» для измерения сопротивления этих мате­риалов (а. с. 369513, 459742, 494596).

Если через внешнюю зону короны пропускать вещество в диспергированном виде, ионы оседают на поверхности частиц, движу­щихся к осадительным элект­родам: электрофильтр с переменной по длине интенсивностью ко­роны (а. с. 553000), электрокоронные сепарато­ры (а. с. 445470, 504559, 564883), усиление коагу­ляции аэрозолей в коронном разряде (539607), электроосаждение порошко­образных материалов (а. с. 396724, 559726), зарядка частиц элект­рофотографического проявителя (а. с. 455314, 511563).

Характеристики коронного разряда (начальное напряжение, ток) чувствительны к изменению таких параметров газа, как наличие примесей (в молекулярном и аэрозольном видах), давление, ско­рость потока. На этом основано измерение параметров газа в коронном разряде.

В патенте США 3742475 предлагается коронно-разрядный датчик загазованности для обнаружения галогенных примесей, например фреона; по патенту США 3569825 примеси электроотри­цательных газов измеряются по колебаниям тока коронного раз­ряда. В а. с. 131903, 131904 описан коронно-разрядный датчик для безынерционного анализа газовых смесей, в а. с. 266283 предло­жен коронный гигрометр.

Осаждение ионов на частицы аэрозоля, находящиеся во внешней зоне, уменьшает ток короны, поскольку частицы движут­ся медленнее ионов. Естественно, что по уменьшению тока можно измерить концентрацию и гранулометрический состав дисперсной фазы аэрозоля, что и положено в основу различных вариантов та­кого способа (а. с. 340942, 372483, 453626, 575547).

В а. с. 217656 предложен коронно-разрядный датчик дав­ления газа, в а. с. 486402 — способ определения давления напол­няющего газа в лампах накаливания по току коронного разряда.

Коронный разряд используют также для создания в боль­ших объемах необходимой ионизационной обстановки (аэроионизаторы). Примеры: коронное антисептирование пище­вых продуктов (а. с. 459210), интенсификация проращивания зеленого солода (а. с. 553280), повышение урожайности овощей (а. с. 660612).

Таким образом, коронный разряд можно использовать в следующих случаях:

· для создания заряженных слоев на больших поверхностях;

· зарядки аэрозолей;

· дозировки порошков;

· регулирования теплопередачи;

· изучения физики ионов;

· измерения состава газовых смесей;

· измерения параметров взвешенных в  газе  аэрозолей;

· измерения давления газа;

· измерения скорости газовых потоков;

· измерения кривизны поверхности (радиусов проводов, кромок);

· осуществления химических реакций (озонаторы, аэроионизаторы, воздействие на поверхность).