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).