低気圧空気中の一次ストリーマ
（昭和49牢4月11日 原稿受理）
電気工学教室 原 雅 則
安川電機飯盛憲一＊
電気工学教室大 重 力
APositive Primary Streamer in Air at Low Pressure
by Masanori HARA Ken−ichi IIMORI Tsuyoshi OSHIGE Ap。、itive p・im・・y・tream・・i・ai・・口・w p・e・s・・e h…been。bse・ved by・・ing tw°ph°t°
m。ltipli。，、， P・・b…d・y・・h・…。pes． A di・・h・・g・m・d・1。f th・・t・・am・・・…p「°P°sed．°n th。 b、、i，。f，。p，・im・nt・1・e・ult・，・・d th・v・1・・ity，・urrenち6・1d i・t・n・ity・・d l・min°us「eg1°n
。f th。、tream，， w，，e。。1，。1、t・d by th・m・d・L Th・・e・ult・。btained gi…f・i・ly g・・d・g脚 m，。t with。。p，，im，nt・1・e・ult・． H・w・v・・， t。 exp1・i・th・・t…m・…1・・ity・f th・・「deT°f
・0・。mノ、， it i，・…ss・・y t・m・k・lh・・…mpti・・th・t th・mech・ni・皿・f・・a1・n・he d鵬1°pment i島not suecessive （or series）噛， but paralleL
り一マを光電子増倍管とプロープを用いて観測し，一次 1・ま え が き ストリ＿マの放電モデルを提案して二，三の考察を行っ
最近の長大ギャップ放電の研究によれば，長大ギャッ た。
プ（ギャップの長さが約1［m］以上）の破壊電圧は・
2． 実験の装置と方法 放電がギャップを橋絡したときのストリーマとり一ダの
長さ，ならびにそれらの内部電位傾度で決まるとされて 2・1実験装置
いるn。とくに，ストリーマに関するそれらの値がり一 第1図は実験装置の全体図で・空気はシリカゲルを通 ダの値にくらべて大きいので，破壊電圧の決定にはスト して30［cm司×701cm】のパイレックスガラス管に入
リ＿マの長さと電位傾度が重要になる。従来のストリー れた。放電が生じていないときの印加電圧波形は1X マに関す柵究を見ると，ストリーマ刎目始条件1・つい 150。・であるが，放電が現われるとR・による班降 てはストリ＿マ理論としてかなり完成されたものがあ 下ならびにインパルス発生回路の等価抵抗の変化のため る2｝が，その他の丑についての定量的解析は少ない。不 に若千の波形ひずみが現われた。電極は正針（直径1 平等電界を作る長ギャップの破壊理論を開発するために 【mm］，先端半球状のタングステン製）対平板（直径 は，リ＿ダに関する冊報とともに，ストリーマについて 261Cln］の黄銅製で，まわりに半径1・5［cm1の丸みを
もいま以上の定酬酬が躍であろう。 栂てある）であり・平板上蝿界測定のために・図の
ところで，大気中のストリーマは分技が多く，その進 ように平板中央に直径L2［￠皿］の黄銅円板（以下・こ 展路ならびに逮度の細部において再現性がないので，解 れをプロープと呼ぶ）を平板電極と同一面内に絶縁して 析困難な場合が多い。これに対し，低気圧空気中の一次 設けた。プロープならびに電流測定回路（図のR ・C ストリ＿マは分枝が少なく（数Torr以下の気圧では一 を含む回路）は充分なシールドを行ったので静電誘導に 本になる訓），かつ，放電の細部まで再現性がある4，唱の よる雑音は無視してよい。
で．モの漸繊鮪容易であると考えられる。 PMT． PMSはモれぞれシンク・ス・一プト1］ガー用 ここでは，数TOTr以下の空気中に置かれた針対平板 と光信号検出用の光電子増倍管（1 P 21形で・以下・
電極の針に正インパルス電圧を印加したときの一次スト PMと記す）で，前面に幅0・6【mmL長さ25［mm】
・本学大端肚囎在学中、，行。珊究である。 のス1，・トが・・【・m1離して2鯉力・れている・PMS
78
「一 一 ：（：轡されたとするとゴ゜一プ上の槻界強
E＝ρ（∫）ノεo∫ （1）
＝C四♪（のノε05 （2）
ただし， Clプロープに直列に接続されたコンデン サの容正
恥（「）：Cの端子電圧
； S：プローブの放電ギヤップに面した側の ｛亘］i 面積
；シ r：時間
ζ已 となる．したがって，・，口を測定すればプ・一プ上の
引ド 融E蝶まる。
i ところで，第2図に示した回路の応答を悶べるため 口 に，プ。＿ブ上に波高値ロ．の次式で示されるような インパルス電荷ρ（Dが誘導された場合を考えよう。
Cシンク。ヘ ロ（り＝Aロ．（ザ即一ε一β2り，
一〒 カー1／｛・xp（一β1加色β一β2β2）
ε言鵠R鷲㌫2；三b三㌫r 鴫 一・・p（一β望一，n且1β1一β3β2）｝
PMT：シンクロスコープトリガー用光電子増倍管
（3）
（1P2D この場合、 Eの真値（原波形と呼ぶことにする）五、（∫）
PMS：光佃号検山用光電子増倍管（IP21） は 電圧波形：IX150μs
第1図実験装置 醐一鵠（岳一βユ∫−e一β2「） ω
の位置は，図のように針電極先端からの距離工で示す。 となる。また．」Eの実測値E訂（「）は・第2図のプロー なお，PMの出力波形は岩通SS−212形シンクロヌ、コ プ上に（3）式のρ（ ）を与えてρ♪（r）について解き，
一プ（周波数帯域200MHz）とテクトロ519（周波数 これを（2）式に代入することによって求まる。その結 帯域1000MHのを用いて観測したが，ここでは前者に 果を示すと
讐竺竺芸棚艦 』（。一劉轟竺β〔轟r 測瓢ぷ三㌶二；：婿：璽驚 ＋｛☆＋轟同（5）
への一次ストリーマの接近によって，プロープ上に電荷 ただし， β＝1／CR となる。
♀皐プ・一ブ 第3章で述べるEの観測結果からわかるよ弧E
c R
の立ち上り時間（口（のの大きさが最大値の0・3倍から 0．9倍になるまでの時間をTとすると，T／0・6を立ち 郁｛t） 上り時間と定義する）は10ヰ秒程度であるのでβ2＝
10 【sec−1】とおき，電圧波尾長が約150［μs］であるこ z とからβ1＝104【se￠F1］として（（3）式の口（r）の波頭 C＝C1◆C2◆C3，Rン〃・の入力抵抗q辿｝ はβ2で，波尾はβ1で決まる。第3章で述べるζとか
1；：∵蒜；ぷ認．， ら明らかなように・ここでは一次ストリーマが平晒 c、・艦量価・・ するまでの現象を問題にしている聴β・》β1端せ 第2図プ。＿プ上の電界強馴定のため ぱβ・｛ま適当で良い）洛⑳β剛するE・・ωに関
の等価回路 する特性を調ぺてみよう。
1 79
1 1．。
i
O．8
i o．6
l Eme（t）
＝ 0．4 i
O．2
O
＼、｛当 ㌔蕊鼻リーマの進展過程とそれ1こ伴う
＼
グ㌧Bヨ♂ ぴぺ ：1㍍ぽ讐三鷲気圧を3
〆 ＼ ＼ ［T°「「LR・を゜｛Ω］1・したときのPMSの
〜 ＼ 各位置に対するPM出力（以下，光パルスと ＼ ＿：1；ぽ形 ＼ いう）の一・例で，どの場合も同じ光感度であ ＼一一：肋琵（泊め〜 る．図から明らかなように，…レス状発光を伴
＼ 、 う放電ps拠女空間・噛1トから・1板噛に向 ＼、 1 って進展し，この発光が平板｛・蜘すると剛
l
i 1．0
1
OB
0．6 Em師ぽ l Et・max
l o 4
1
0．2
耐1が1ピ評1°で戸）1〆
f㌶葦鷲蕊⊇ぽ
第3図E・・ωの応答波形 燗すると1反定される場合が多い一），また，
1 ・
にギャップ中に新たな発光現象が生じている。
1−一次ストリー・マが針電極を出発したll与刻 針電極からの距離（cm）
0 （針電眉）
2．5
剛麗彊5・
1σ・10410弓10つ1σ11．0 已■隆翌貞輻 a°
｝ n∫D2， （02．1♂虻1） 臨ロ圃＿
第…一／一寸β／ 性 睡幽量曇一
1こ1・2×1°4に対するE−（「）／E・・…を・第4図は 匡玉豆 1ユ
E厨，．m。／E，．m、対β／β2（β2＝10Ssec−1）特｛生を示した図 ■団■
1である．これらの図から明らカ・なように，βぐo・跳 ぱ■，榎一
にすればE（「）の波頭部ならびにEr．ma、は正確に測定 H。湿
2．6kV，3Torr， R∫＝＝0Ω， O．5μs／div，
PS：一次ストリーマ
第5図光パルス
｝
80
光パルスの形状から，この姓初に現われる発光はノこ気巾 の荷電：lr
の一 次ストリーマに対応するものであると考えられる。 で喪わされる。電子温度は E！P＝401V cm・Torr】付 すなわち，数Torrの圧力を持つ空気中で安定に存在し 近では
得る放電は知一とアークである n〕が，インパルス過電 丁．＝0．6ゾEP＝3．81，Vl
圧が印加され酬合 こ 却宝；蹄の半任卵」の拡散∫虫度よ ＝2．94．」〔｝・rKl （］1）1・・
㌶漂頬鷲㌶＝1二1繋：｝ （8）式とE・P−・恥m・T・rr］・P−3
［Torr】より る。このことを確かめるために，放電路の拡散半往を推
定㌫こ1＿一欄するリ、テンベル酬 ・・蹄許α4［㎡唱 V］㈹
によれば，ストリ＿マの太さ1まストリ＿マ先端で生じて となる。故に・3To「「空気中の電子の拡散係数D・は
いる電子なだれの直径搬である・掘すれば・ストl」 D，＿旦％＝2田輌。］
一マの太さは，ストリーマ先端の電子なだれがストリー e
マ1こ融するまでに｝継したときの電子なだれ端の電 ＝2・63×1°5［cm2／sl （13）
子の拡散半径の2倍程度である。この考え方が低気圧中 となる白したがって，電子なだれがストリーマに転換す でもあてはまるとして，低気圧中で最初に現われる発光 るil！1：前の電子なだれ先端半径rは
波に対する放電路の半径を推定する。電子なだれ先端の r＝〆6D．「二＝0．711cm］ （14）
継「は・よく知られているよう1こ となる。鋤には。，は位置の関数碗るので第剛こ
r＝〆6D己． （6）1：｝ おけるような取扱いが必要であるが，オーダとしてスト ただし，D、：電子の拡散揺数， り一マの半径を（14）式程度と見て良いだろう。この値 r，：電子なだれの進展時間 はギ午ップの長さ25［cm］にくらべて充分狭いので・
で表わされる一珊なだれの蹴輌進晋慧瓢ン1；ノ圏竃隠『㌶、
展長を工とすると
る。
「・＝エ ／叫 （7） 以上のことより，最初に現われる発光波をこれまで⇔
である。ところで，ひ，は処女空間中での電子の駆動連 札と同様に一一次ストリーマと呼ぶことにする・
度に等しいから，Raetherの実験式12〕より 第6図は・第5岡ならびにこれと同様なオシログラフ
叫一t25・：1伊胤［一ノ・ユ （8）；璽麟蒜㍊㌫囑欝呈；｜1：㌫
ただしE、電界工W。m］， P、気rE［T。，r］ わかるように発光の立ち」・り点と消滅点は1撒でないの で，第6図（a）では最大発光強度の80〜90［％】と思わ
と置ける・電刊だれが生ずるた跳｛まE／P≧4°［v！ れ砧を発光領」1肋境界として示してある．図から・り］ら
・m・T・rrl醐の電界が存在しな【ナればならないカ｝ら・ かなよう1、．．一，次ストリーマの進展」蝦は㌃E駈腋大 E／P＝4°【V／・m T°「「］と仮定して・描を勘よう・こ きく酷1、，平板から約5［。m］離れ〔＝2・【，m用 のとき （8）式より叫は ・＝1・25×107［cm／s］とな 近まで＿次ストリ＿マが接近したとき，モの速度が急に る・また・第4章の考察から1電子な自1がストリーマ 上｝ける．第6図で1ま印加電圧P鴫6［剛の齢の に転換するまでに進展する距離は4［°m］程度であるか みを示しているが，γニ2．6〜31kV］で行ったすべての
らx・＝4［cm1となり・ 実験日、いて同様なζとが言える。
r・＝4∬125託107＝32Xユ0−7［se司 （9） 3．2 放電に伴う電流と電界
となる。ところで 電子の拡散係数D は・アインシユ 第7図は平板近傍の光パルスと放電電流第8図（のは タィンの関係式より 光ノぐルスとプローブ」この平均電界強度の測定例である。
D．一旦。． （］・） 献 第8図（b）はシンク゜スコープの遅延掃引を用い
e て，…次ストリーマが平板に到逮する直前の第8図（の ただし，rボ：電子温度，おボルッマン定数（＝・1．38 を拡大した図である。これらの図に針近岱の光パルスは Xユ0蔀J／°K），■：電子の移動度，ε：電子 示していないが，電流は針から一次ストリーマが開始さ
1 0
｝ ＿ ・ 3T°「r
i5 ・、 ㌻器
1 5 i
1 81 1
1
一次ストリーマがξ卜電極を出発した時刻 ロ
1 「一｛三窪㌶τ三認板
｝ R
1川。1
電 極 か｝ ら
1
215 距
20
25
2．6kV，3Torr， R¶＝O．ρ， O．5μs／div 上ピーム：光パルス（平i5乏電極上の光）
PMT：エ＝Ocm PMS：x＝25cm 下ピーム：電流パルス 201nA／div
第7図 電流パルスと光パルス
0 1 2三奄たピーク伍
時 間t（ド） の酬 一・・ス川一マ・・wミ電鱒1遮し・、劇
ハll1♂
l 一
｛ 次 1 ト1 リ
： 1
1 マ107
｝ ○
1 ；イ↓
1 ； ．
｝ ヨと
迅i
； 1住
1 106
（a） 放電過程 ・
Y：1ETなだれの出完点
X十Z：α＝ηを満デこす点
3Tbrr Rsニ0Ω V＝2．6kV qニ3．15x1（∫8 C／m
∴ぱ伍
Y；）（＋工
．X＋工
＝X＋ヱ
（a） 2．6kV． ．・Tt〕‖：）r， R5＝＝Oρ， 0．5／」s／d｛v
上ピー∴：光パルス（平繧電極上の光）
PNrr： X二＝Ocnl
i P、lS：W＝＝25cn】
1ごピー∴：プ9一プ上の電界強度
i 引｛Wcm／di・
∵次ス @ニ∵：随極 こ到肌塒：刻
（b）」い：川と…・ピニムCD光パルスの条件は （a：）に1司じ
1CO ns，〜div
下ピ…☆1 1：〜一プ上の巡界
1．195k、♪ノCln／div ・ 一．．．
、° 5、，㌫卵ζノ゜（，m）25 第8図プ・一プ上碑均電界強度と光パルス
、瓢㌶畿琶慧㌫；㌶議れたと響r、宏ち些その進展≧ともにほと竺
… 似した。 ロまで減衰した後に呂び上昇し・一 次ストリーマが半寂
｛ 第6図一次スlbl一彗麟過程と進展速度 漂：㌫1：：蕊ヱ：蕊建三蕊
｛
1
82
とともに除々に．L昇し，・』次ストリーマが平板に到辻iす るilli前に最尺の変化率を示す□ ・次ストリーマがブロー
ブに酎るどプ・一プに導醜流∫．が流入するので・ は極
欄しそれ以後の放電がプーブ方1自雌展する・と Gl←v（x） 醐
を抑制されるために，プローブ上の電界．．ヒ昇は一一次スト 〜ノ（x）
リーマのマイラフィルムへの到達によって第8図のよう
に急に変わる。なお，マィラフィ・・ムの一一 次ストリーマ トーw 進展に対する影響は，マイラフィルム中での電圧降下が へ
小さい（｛胴ま，マィラフ．・レム砒蹴キ・を3コとし 欄極
て，エ＝24．9［cmlまで一一次ストlj一マが近づいたとす ， ると．24．9〜25［cml間の電圧の0．〔｝73倍以下の電位降 （a〕加電モデル 下がマィラプ・ルユで生ずる1こすぎない）ので 少な
@撚触 噌
いと考えられる。
4・考 察 1 1 1
1 1 1 4．1放電モデル l l l
空姫を下げると正鮒一次ストリーマ醐撒ま次 l L ・・子趨
吊に少なくなり，数Torr程度では一一本になることがリ 叫Il− チー和 i
ヒテンベルグ像によってすでに確かめられている3｝。こ ． l l…l l の搬｛・〕、Eついて，3T・rr空気・1・の一一i）・スト11一マを 1 ｝1 ｛
第9図ωのように縄齢度・を持つチ・ンネルで 1 ，山 1匡
：；㍑ まご駕嘉㌶灘竃慧織裟 lli／つ11岬閂由
とし，ギ＋ップ内の点を（1呪均で表わす。放電が生じ ）（苫 X＋Z
ていないときの（・剛、おける電髄胴鵡界を ㍍。。、一→疋一嚇一平醐蒜
Eo（訂とする。さらに，ストリーマ先端頓域は第9図 （b）一次ストリーマ先端付近の状態
（b）のようになっていると考えよう・すなわち・ストリ 第9図放電モデル
㌶：當㌶鞭憩ぎ㍗二㌶る蹄・・肝なだれは∫（一，）ゴ剛力澗度に
ωとの間ではα〉，であるから，これを聯可能領 なるとス同一マ1こ転換することが知られているz カ ら
域と叉この領域内のある点・ における発光剛∫：1．（口）ゴ周5撒す・1になると⊇柵 呵工（α一のゴ・砒例すると考える・α＋咄なだれが刑一マ嚇し謝電極からのスト1トマ 発しごi個の電子が・ まで進んだときの電子数は チャネルと齢してパ点までスト 一叶ヤネルが r∫1、（α一・）一るから」巴光量がこの電ご数に成霊電モデ、レと電界強度
比例すると考えている。発光は電子によってもたりされ
るのであるからこの考え腰当であろう）．このように いま・蝿極が融しなL として（0，エ」）疏荷・・を
：考えると，発光のピーク点はストリーマチャネルの先端 置いたときの平板上の電界分布は
㌶≧i㌫も蕪宝ご レ内に入ると 己σγ）−2両［高三』 （ユ5）
このモデルによるストリーマの成長は次のように考え となる。ところで，プロープ直径を2膨。とすると，プ
ロープが検出するE」は，プロープ上の電界強度の平均 ⌒
であるから ξ24
エ
局一蹴鵬（の〃 ：1．8
ロ ー。，影1［・−f（G壬皇苛』・］ （・6） 1 の1．2 となる。針電極が存在する場合も拘≧G／2程度になる 藁
ど穿 とE の関係は近蹴（・6）式一いてもさ曇。6
しつかえない。したがって、第9図（a）に示すように 度 1卓、が（0，x）上に分布しているとき，プローブに検出さ
3T。rr ＿次スト可「：＝
Rs＝0Ω 平極忙到違し允点
∨＝2．6kV
−：実 験 値 o：計 算 値
れる電界Eは t2 1、3 1．4 15 1丘 1， 1B
∫ご （・7） σ一＿㌧濃］．＿1；kml声）
ただい〉泊（−G／2）の聯みを考慮する・輌 第1°図 l㌶謝界強度噸
のq」は線電荷密度とする。
となる。駒がxに関して一定（ニφのときは，
E＝σ〔（x一工o）十〆（G一工）2＋昭 30
−〆（G−xo）2十H／1ユ／πεoHロ』 （18）
となる。いま，凡＝0［皇1，γ＝2・6［kV］のときの一次ス トリーマ（以下の考察は，この放電条件を中心に進め
る）に対して，仮りにq＝3．15×ユ0一旦【c／m］として， 20
（・8）式よりEを勅第6図（・）加一1雌を用い 羊
てE− 特性を求めると第10図のO印のようになる。
図の計算では為＝12［cm工としている。図の実線は第
8図（b）に示したシンクロスコープによる実測値で。 10 両者は比較的良い一致を示している。図はプロープ上の
平均電界強度であるが，一・次ストリーマが工点まで成 長したときの平均電界強度Eとプロープ上の最大電界 強度五m真江の間には
12 16 20 24246 248 250 旦⊇＝．甦 （エーx。） 一次ストリー㊥の針竃極ズ（㎝）
E 2 （GLxXG一ズo） ・からの道展長
x｛⌒w〜拒晶1一字語司 緬㌶當霊慧1盟
（19）
蠣係があり，図砺すと第・・図のようになる．例え 43一次ストリーマによる賠
ぱ，．−24．95［、mはで＿次ストリーマが耀したとき 第9図（・）のようなモデルの一次『一報よ」る のプ。一プ上のEは郷図（。）と第・・図より約L7 蹴は呼板髄で曙位電流肪でありぷ髄では
［蹴mlであるが，第・・図よりζの点におけるE⇒ 変位蹴と糎蹴の和で・両都当然等しい・乙？よ 五は6．64硝るから．E＿一、、．4［kW、ml喘る。 う雄電による外醐路蹴は次の禦して求め抽 本研究の気圧は3［T・司であるから，一次ストリーマ る。
雌近し坪魁の聯は数＋〜4鍋［V／・m・T。・・］ 第卿ωの（0声）点の点電荷・・が疏（エ）方向 にな鵬て一…．，触作用力・瀧に生じ得るように に運肌てL・るとき・鞭に齢踏位蹴をらとす なる…。この撚癖曙しい上昇 ま次の蝿のトリガ ると，髄で順するエネ・・ギー曙界蝿荷・ にな 一要因となり得るものと考えられる。 すエネルギーに等しいから
84
γら一・、E，ω書 （2・）−8° 罵
苦まで分布させるとき，平板に流入する電荷ρは，各 点の電荷σ（幻をエ＝0からその点まで運ぶときの平板
に流入する電荷の和に等しい。ゆえに
20
・一轣F・・ゴ苦一∫：4ω｛γ一γ（・）｝階（22） メ
ところで，可（X）が時間の閥数にならない（ス．トリーマ
チャネル中のある点の電荷密度が一度決まれぱ，ストリ ．0
0 0．5 1．0 1．5 ZO
一措展中のその点の鮪韻畷らな・・）と仮定する 埼間 t坤
と、ストリー魂展中の外部回醜流fは 9−3・15×1°−BI°／m］
輌＋｛ユーγ芸）｝，（一（23） 鋼講㌫轟による電流の実験値
となる．（付録参照） 第咽（b）モデルで・α一・醐立するx÷zを蹄
いま，・（・）一σ一3・ユ5×・・一・［・／m1とし・針対平板電し蝿一・が∫x1（α一・）ゴーユ5端たす・・ま
極の麟を臨醐醜極（細氏のコノ2近似法によ で雌したとき1、ス㍍一マに融すると考えはと
る15り，または鯛荷対平板（球対平板）電極で近似し 珊にプラズマチヤネルカ・形成される時間・・ 蝿子 て｛レγωノのを求め・第6図（・）ならび嗣図（b） な肋が．÷。から．ほで進塒間・1砒べて醐て の・（x）を使って（23）式よりi一塒性越めると第 短か、、と仮定する．（γ一2．6kV，，−3．・5×・・一・［・／m］
・2図のよう1・なる・図の実融第7図｛こ示した ク゜ @の条件で，．＝・・【、m］のときの（・1−・）ノ（・＋・−x1）を
スコープによる実測値・○印は醜を回融物疏極で 求めると約卿となり，カ、つEω》E（エ＋・）であ 近似．X印は球対平板で近似したときの値である・この るから電子の駆動速度も（8）式よりり。（エ）》u、（x十z）
場合も○印の計鮪と実験値はよく一致している・ となり，上記の仮定は充分成立していると考えられる）．
4・4一次ストリーマ醗光領域造展速度・ならび このように考えると，電子な斑力・エ＋・から・は に進展機構 で進む時間4rにストリーマはxから泊まで進展し
第姻の蠕モデルは・一次ストリーマの発光領域と たこと1、なる．ここで、，は次式より決定できる。
慧≡露蕊：蕊霊：㌶ξ』・一隠）剛 （24）
㌶㌶㌶芸野㌫纏；：㍍二Lただし…（κ ）は（8）式で与えられる電子の駆動速
誉㌫蕊竺鷲璽㌶一！リーマの進展速度咽は
嶽芒㌫麗㌶艦芸議： 〃ωギ［cm／s］ （25）
る場合を・直列的・ということにする）に生ずる場合を より求まる・計算機を使って・（25）式より・ω一x特 調べ，それをもとに並鋤（ユ個の電子なだれ彬成中 性を求めると第6図（b）のγ一培（電子なだれの出 に，ζ碗燃からの光によ砒電子力・いくつかの電子 発点を示す記号をγとする）の綱のようになる・な 結れを新たに開始し，麟個の解なだれ鍋時に進 お・・ωの計算におし・て 一次ストリーマが平板に接 展す瑚合を・雌的・というごとにする）醜だれが 近したときの電子なだれの蟻点は平板とした・また・
成討る場台を考財る。 第9図（b）脳とx＋珊溺肘醗光醐伝挿
へ§
） 5
針
極 から15
の 距 魁
25
，■ 前の 議論に矛盾するものではない。
｝1 ．1、 電子なだれが直列的に齪すると畦した第・3図と
｜II 第6図（a）の発光波頭とを比較すると，第13図の方が
il 約5倍広くなっている。しかし，ストリーマ進蹴度に
甦鷹一・享㌃巖灘｝鷲鷲㌫1
唱＼ 、 この場合が実験値に近いので，こう仮定する）と，第13
』t ＼． 図の発光波頭の空恥領域は約1μ倍になり・電子なだ
＼ぺ、 ㌶灘警灘議蕊竺と第6図（a）と
＼＼ 貼完全とはいえないが．第9図噸モデルに電
、、 ＼ 子なだれが並進的忙進展するという条件を付けると，ス 、 トリーマの進展速度ならびに発光波頭の伝播の様子を説 1 明できる。
時 間 t個 4・5一次ストリーマ醜部インピーダンス
γ＝Z6kV，ワ＝3．15×10−B［c／m］． 一次ストリーマがギ＋ップの途中まで進展している状 外部電界は回転放物面電極で近似した。 態では，変位電流と導電電流が存在するから，本研究の 第13図 電子なだれが直列的に進展すると 実験データからこの状態での一次ストリーマの内部イン
仮定したときの1次ストリーマの ピーダンスを求めることはむずかしい。しかし，σ（泊＝
発光獺の酷 一定の場合には，一次ストリーマが平板に接し耀間の の様子を求めると第13図のようになる。 電流を輌とすると・輌は導電電流のみであるから一次ス 第6図（b）で，ストリーマの進展速度の実験値と計 トリーマの内部インピーダンスR佃は・R ・＝γ／∫と 算値を比較すると，計算結果は電極近傍で速度が上昇し してよい。このようにして・第6剛ヨ降の実験条件にお ている実験結果の傾向をよく説明しているが，実験値よ ける一次ストリーマの内部インピーダンスを求めると・
り一桁以上小さい値｛．なっている．これは，暗｛，電刊 第7図よ ＝2・6［w］のとき −6°［mAlであるカ・
だれが避的1ζなることを意味して、・る．すなわち，実 ら・R『3・3［kρ1（1・73kρノcm）となる・P・γ・R・（第
際には・つ蝿子なだれがストリーマに融する諏， 1図参照）を翫てR・・欄べ砧一般1・Pの減少 この電子なだれからの光が光電子を生成し，これがトリ γの増大・ならびに晃の減少とともにR佃は減少す ガー電子となって次の電子なだれが形成されるために， る。また・凡が一次ストリーマの内部インピーダンス
直列的に電子なだれが形成されるとした上紀の計算より 職になるとR・掬の｛直幽都踏すること臓
もストリーマの進展速度が上昇しているものと考えられ かめられた。
る。もう1つのストリーマ進展速度上昇に寄与する要因 5．む す び がある。それは，第13図にも簡単に示されているが，
ストリーマに接近するにしたがって，ストリ＿マ中の空 3T°「「空気中の針対平板電極の針に1×150μsのイ 間電荷による電界上昇のために進展速度を増すζとにも ンパルス電圧を印加し・このとき現われる一次ストリー とつくものである。例えば，電子なだれの出発点をスト マの伝播現娘を光電子増倍管とプロープで観測するとと
リーマに近づけてやると・第6図（b）中のγ一・弓㌫哩蕊鑑麗麟：㌫㌫
（n＝2・3・4）の曲線のようにストリーマの進蹴度が上 た。その結果一次ストリーマは編荷離一定のチ．
昇する。すなわち・ストリーマの進展速度の考察結果か ネルで摸擬でき，ストリ＿？先端頓域で生じる電子なだ ら言えば・ストリーマ先端の電子なだれは並進的に形成 れは並進的に進展することがわかった。
され（直列的と仮定すると1桁速度が低いことから，10
個以下の電子が並進していると推定される），ζの場合， 参 考 文 献
電離可能領域の中央付近から多数の電子なだれが出発し 1） 赤麟・原：放電研究No．55，60（昭和49年）に ていると推論できる。もちろん，この推論は第4・4節以 文献蘭査の結果がまとめられている。
86
2） 大重・原：高電庄現象，第2章，森北出版（昭和 十∫（rl物（r））擁（r） （付1）
相年），にまとめられている。 を用いる。すなわち，（付1）式で
1；（よ竃㌶㌶㌶㌶鷲；1 耐一・副一∫：頑一・
5） i㌻田 大重：櫟会論蹴…・ 97 ∫⇔十雫）｝・（x） ㈹
の 原・飯盛 大重：放電研究会資料・ED−73□3 と置くと（23）式が求まる。なお，（23）式が針電極で
7）（1 ？麺聴趣放電聯資料，Eレ7声の蹴流と姻流の和になることは次のよう｝・証明
24（1973） される。
8）M．Akazaki， M． Hara and T．05hige：Xlth 針電極に静電誘導される電荷口1は
運竃竃鶯欝ごα＋・一∫：・幽 ㈹
Physical Mecha皿ics， Uuiv． of Calif． Press， より
蝿霊蕊＝蒜麟二α一∫1−）肋 ㈹
sc三印ce，（197D． 故に，針電極の変位電流ねは
11）oよ1㌶ma；5㌫ 旦C°nd 叫D°ve「 ㌔一一亭一・（エy（エγ）・ω （付5）
ユ2） H．Raetheτ：Z、 Phys．107，91（1937）．
13）V加Eロge1：Ionized Gases，2nd Edition， Ox一 一方，導電電流匡 は次のようになる。一次ストリー fo「d UDiv・P「ess（1965）・ マは，電気的中性の処女空間に毎秒ロ（x）ロ（泊の電荷を
，14）電気学会：放電ハンドブブク（昭和36年）・ 残して進展しているのであるから，針電極にはそれだけ 15） 角田：電気学会雑誌，80，301（昭和35年）．
の導電電流が流れる。故に
lr ＝9（x）り（工） （イ寸 6）
付 録 したがって，蝿極での鋼流∫は
…一∫：：：：一のとき 軍↓9）｝＿，（付の
Pω一∫1：：1姻ば鞠甲1（・脚 となり，（23）式1・一致する．
