Нами был предложен газоаналитический датчик с ионизацией исследуемой газовой среды в импульсном наносекундном барьерном разряде в атмосферном воздухе. Данный прибор может быть использован для анализа состава атмосферного воздуха, в который выбрасываются дымовые газы, образующиеся при работе теплоэлектростанций, а также контроля атмосферы на наличие угарного и углекислого газов при функционировании энергетических котлов. Был получен чувствительный, экологически безопасный датчик с технологически простой структурой, обеспечивающий стабильные результаты измерений и чувствительность в диапазоне предельно допустимых концентраций для указанных компонентов. Наличие отмеченных характеристик стало возможно за счет ионизации исследуемой газовой смеси в наносекундном объемном барьерном разряде при атмосферном давлении. Предложена физическая модель, объясняющая механизм возникновения барьерного разряда при атмосферном давлении и чувствительность датчика к составу анализируемой газовой смеси. Наиболее проблемным ее положением стало обоснование механизма возникновения первичных носителей, инициирующих возникновение объемного барьерного разряда. Для его однозначного объяснения потребовалось выполнить дополнительные исследования. В данной статье представлены результаты экспериментальных исследований на модели датчика и анализа полученных данных на основании теоретических положений, описывающих процессы в наносекундном барьерном разряде. Они представляют результаты, полученные автором в процессе выполнения диссертации на соискание степени кандидата технических наук, и не публиковались ранее в периодической печати. Однозначно установлено, что за счет автоэлектронной эмиссии с латунной сетки в разрядном промежутке может быть создано количество первичных носителей (порядка 104) достаточное для инициирования объемного разряда в атмосферном воздухе.
We have proposed a gas analytical sensor with ionization of the studied gaseous medium in a pulsed nanosecond barrier discharge in atmospheric air. This device can be used to analyze the composition of atmospheric air, into which flue gases are emitted, which are formed during the operation of thermal power plants, as well as to control the atmosphere for the presence of carbon monoxide and carbon dioxide during the operation of power boilers. A sensitive, environmentally friendly sensor with a technologically simple structure was obtained, providing stable measurement results and sensitivity in the range of maximum allowable concentrations for these components. The presence of the noted characteristics became possible due to the ionization of the studied gas mixture in a nanosecond volume barrier discharge at atmospheric pressure. A physical model is proposed that explains the mechanism of the occurrence of a barrier discharge at atmospheric pressure and the sensitivity of the sensor to the composition of the analyzed gas mixture. Its most problematic position was the substantiation of the mechanism of the appearance of primary carriers, initiating the appearance of a volume barrier discharge. For its unambiguous explanation, it was necessary to perform additional studies. This article presents the results of experimental studies on the sensor model and analysis of the data obtained on the basis of theoretical provisions describing the processes in a nanosecond barrier discharge. They represent the results obtained by the author in the process of completing a dissertation for the degree of candidate of technical sciences, and have not been published previously in the periodical press. It has been unequivocally established that, due to field emission from a brass grid, a number of primary carriers (about 104) sufficient to initiate a volume discharge in atmospheric air can be created in the discharge gap.