Шелест гранаты. Издание второе, переработанное и дополненное

Иногда приходится сталкиваться с представлением, что, если между электродами есть разность потенциалов и появились носители заряда, то импульс тока в цепи можно зарегистрировать лишь при приходе заряда на один из электродов. Это не так: ток будет протекать в течение всего времени дрейфа и закончится только тогда, когда будет нейтрализован последний носитель заряда.

Обработка осциллограмм показала, что скорости дрейфа ионов в смесях гелия-3 и аргона были пропорциональны напряженностям. Подтверждалось и «открытие» Затычкина: длительности дрейфовых токов соответствовали ионам компоненты смеси с наинизшим потенциалом ионизации.

Из осциллограмм также следовало, что в технических газах не дрейфуют свободные электроны! Об этом свидетельствовала длительность «треугольника» в начале осциллограммы дрейфового тока: он был типично «ионным», индуцируемый более быстрыми электронами был бы «короче» на два порядка!

Этому виделось только одно объяснение: свободные электроны исчезли из-за наличия примесей электроотрицательных газов. Конфигурация электронных оболочек некоторых молекул такова, что присоединение электрона энергетически выгодно: он «прилипает» к такой молекуле, образуя отрицательный ион. Энергия связи электрона в отрицательном ионе — десятые доли электронвольта и при нормальных условиях (когда тот же воздух не нагрет мощной ударной волной, не ионизуется интенсивным излучением, когда отсутствует сильное электрическое поле) именно они являются носителями отрицательных зарядов. Кислород, углекислый газ и пары воды («загрязняющие» примеси в наполнителях счетчиков) — электроотрицательны.

Поскольку плотность газов в трубке была высока, уже на небольших расстояниях от весьма узкой области коронирования происходило достаточное число столкновений электронов с молекулами загрязняющих примесей, чтобы основными носителями отрицательного заряда стали ионы. Из этого следовало два важных вывода:

— дрейф электронов не оказывает существенного влияния на перенос заряда также и в счетчике;

— исследовать кинетику электронов можно, либо на несколько порядков снизив плотность исследуемых газов (уменьшив тем самым число столкновений в процессе дрейфа, а значит, и вероятность захвата электрона), либо — получив для измерений сверхчистые газы, в которых концентрация примесей была бы снижена на столько же порядков.

Пока же примесей было столько, что в техническом гелии-3 и положительные ионы были чужеродными, не «гелиевыми» (рис. 4.4), но представления о производстве, приобретенные за годы работы, не способствовали развитию иллюзий о том, что результаты дрейфовых измерений станут причиной кардинального улучшения очистки газов. Что же касается исследований в существенно менее плотных газах, то тут перспективы были кошмарными: расчетные времена дрейфа ионов становились сравнимыми с длительностью переходных процессов в разработанной схеме, что делало невозможными сколь-нибудь точные измерения. Для исследования же кинетики куда более быстрых электронов тем более надо было создавать совершенно новую схему, но было непонятно, к чему подобные мучения, если при разработке счетчиков эти данные все равно не пригодятся.

Рис. 4.4

Зависимости скорости дрейфа положительных ионов в гелии-3 (концентрация загрязняющих примесей значительна) от напряженности электрического поля в пространстве дрейфа при давлениях газа от 1 (верхний график) до 10 атмосфер. Высокие значения скоростей дрейфа позволили сделать вывод, что и положительные ионы в техническом гелии-3 чужеродны этому газу. Свои ионы двигались бы медленнее, потому что, при столкновениях со «своими» нейтралами, они часто «перезаряжались» бы на них, что вело бы к снижению скорости переноса заряда.

Довольно легко было убедить Тугого, что из темы диссертации и плана работ исследования кинетики электронов надо изъять, но был в составе совета человек, от которого можно было ожидать по этому поводу бурной истерики. На очередное заседание ученого совета представили скорректированную тему диссертации, научным руководителем которой было предложено оставить лишь Тугого.

Истерика действительно бабахнула многотонной бомбой, но, к счастью, не тогда, когда это представлялось наиболее опасным.