Ионизация
Процесс ионизации начинается с коронного разряда:
Коронный разряд — это частичный разряд, при котором из проводника в воздух выбрасываются электроны.
Этот процесс связан с локальной ионизацией воздуха в зоне высокого напряжения
Коронный разряд вокруг проводника
Ионизированные молекулы воздуха вступают в химические реакции, образуя агрессивные соединения:
O₂ + e⁻ → 2O⁻
O⁻ + O₂ → O₃ (озон)
→ Озон — высокоактивный окислитель. Он разрушает металлы и вызывает коррозию.
N₂ и O₂ + e⁻ → 2N⁺ + 2O⁻
N⁺ + 5O⁻ → NO₂ + O₃
NO₂ + H₂O + O₂ → HNO₃ (азотная кислота)
Азотная кислота проявляется в виде белого налёта на оборудовании.
Она разъедает покрытия, разрушает металлизацию и защитные слои.
Химическое воздействие: озон и кислоты
Когда электрон сталкивается с молекулой воздуха, он передаёт ей энергию и «возбуждает» её.
Чтобы вернуться в стабильное (нейтральное) состояние, молекула излучает избыточную энергию в виде фотона света.
Частота (цвет) этого фотона зависит от состава молекулы и типов химических связей.
Это и есть видимое (или УФ) свечение, которое фиксирует камера CoroCAM.
Как возникает свет при коронном разряде
Почему коронный разряд светится в УФ-диапазоне
Основным компонентом воздуха является азот.
При возбуждении (например, от коронного разряда) он излучает свет преимущественно в ультрафиолетовом диапазоне.
Лишь около 5 % энергии выходит за границу 400 нм — нижняя граница видимого синего цвета.
Всё остальное — невидимый глазом UV-свет, который можно зафиксировать только с помощью специализированной камеры.
На графике ниже показан спектр флуоресценции азота, растянутый по вертикали в 1000 раз для наглядности.
Пик приходится на область 300−380 нм, т. е. solar-blind UV, где и работают камеры CoroCAM.
Всё начинается с того, что космические лучи ионизируют отдельные молекулы воздуха рядом с высоковольтным оборудованием — выбивая из них электроны.
Действие космического луча, выбивающего электрон из атома
После того как электрон выбивается из молекулы, он начинает двигаться под действием электрического поля:
- во время отрицательной фазы — отталкивается от оборудования,
- во время положительной — притягивается обратно.
Если поле достаточно сильное, электрон ускоряется до такой скорости, что при столкновении с другими молекулами воздуха выбивает ещё один или несколько электронов.
Так запускается цепная реакция — электронная лавина.
Когда в результате одного столкновения высвобождается несколько новых электронов — начинается лавина. Она продолжается до тех пор, пока электрическое поле не ослабеет настолько, что уже не может разогнать электроны до энергии, необходимой для следующего выбивания.
Как возникает коронный разряд