一、气体放电的主要形式 ①气体放电:气体中流通电流的各种形式统称为~。 空气中有来自空闪的辐射,有少量带电质点500—1000对/cm3,少,电导差—绝缘体。 ②击 穿:间障电压一定值后,间嘹电流剧增,失去绝缘能力,绝缘状态变为导电状态的变化称~。 ③放电形式:气压、电流功率、电场分布不同,放电形式不同。 辉光放电:充满整个电极空间,电流密度小,1mA/cm2~5mA/cm2,整个间隙仍呈上升的伏安特性—绝缘状态 电晕放电:高场强电极附近出现发光的薄层,间隙仍处于绝缘状态。 刷状放电:由电晕电极伸出的明亮面细的断续的放电通道,电流增大,仍未击穿。 火花放电:贯通两电极的明亮而细的断续的放电通道,间隙由一次次火花放电间歇地击穿。 电弧放电:明亮面电导很大,持续贯通两电极的细放电通道间隙完全击穿,持续短路状态。 二、带电质点的产生 1.电极空间带内质点的产生 (1)碰撞电离 电场E作用下,质量m,电荷量带电质点被加速,沿电场方向行经X距离后获得一定的能量,速度U动能 动能超过分子电离能Wi,与气体分离碰撞,可能会使分子电离为正离子和电子,碰撞电离条件 不一定每次碰撞都引起电离,几率小。 碰撞过程的讨论 自由行程:一个质点在每两次碰撞间自由通过的距离 平均自由行程: 表时:温度高,压力小的气体中带电质点的平均自由行程大,积累能量大,容易造成电离。 常态 =10-5cm量级 电子引起电离占主导 .电子质量小,与气体分子发生弹性碰撞,几乎不损失动能,继续积累功能。 .离子—短,两次碰撞间获得的动能少(E给),碰撞损失动能,积累够电离质量可能性小。 (2)光电离——光辐射引起的气体分子电离。 光波能量:w=hf=bc/ w光波能量, h=6.62x10-34Js,普朗克常数, c光速,f光波,波长 紫外线=300nm w=6.62-19J=4.14eV 光辐射 hc/≥Wi Wi电离能,有可能引起光电离 引起光电离的临界波长o=hc/Wi 小于o电离 (3)热电离——因所气体热状态引起的电离 本质:仍是高速运动的气体分子的碰撞电离和光电离,不过其能量来源于热能,而非电场。 气体分子平均动能 k=1.38x10-23J/K 玻尔兹曼常数 常温(T≈300K) Wm=3.88x10-2eV 气体分子平均动能 空气电离能 Wi=16.3eV 常温不足以引起空气电离 热电离是热状态产生的碰撞电离和光电离的综合<离>中性分子成劲形成“离子”的过程,产生原因:气体中由于高能子(电子、离子)从碰撞哉其他子能射线的辐照,液体中主要是由于极性溶剂分子的吸引。 2.电极表面带内质点的产生 电极表面电离:气体放电中有在的阴极发身的电子的过程,称为一逸出功:使阴极释放出电子也需要的能量。其与微观结构和表面状态有关,和金属温度无关 (1)正离子碰撞阴极 电场中正离子向阴极运动,碰撞阴极,能量传给阴极电子,正离子能量大于阴极材料表面逸出功两倍以上,撞出电子,逸出。 2.一个和正离子中和,其余为自由电子,102正离子撞出一个电子,逸出功小得多气体电离能,所以表面电离重要。 (2)光电效应:金属表面受到光照,发射电子,光子能量,逸出功,光照阴极表面—相当部分被反射掉,吸收的光能大部分转为热能,小部分改电子逸出,102以上个数,发射1个电子。 (3)热电子放射 加热阴极,电子获得足够能量,电子克服逸出功射出。 (4)强场放射:(场致放射,冷放射) 阴极附近施加高场强(103KV/cm),阴极放出电子,高真空间隙击穿。 三、 带电质点的消失 带电质点电离过程的相反过程。 放电发展改击穿,还是高能保持由气强度而绝缘,——两种过程的发展决定 1.带电质点受电场力的作用流入电极 带电质点宏观看向电极方向做定向运动,带质点运动平均速度驱引速度Ud=bE, b电场中的迁移率,单位场强下的运动速度,电子迁移率比离子大两个数量级,正负离子接近。 2.带点质点扩散 大浓度区域移到小浓度区域,使浓度趋于均匀的过程,扩散由热运动造成,扩散与气体扩散规律相似。 电子的扩散过程比离子强。 3.带上质点的复合 ——异性电荷相遇,发生电荷传递、中和、还原为中性质点的过程复合过程发生光辐射,光辐射又可能成为电离因素 复合——绝大多数是负离子之间的复合。 质点速度大,相互作用时间短,——复合可能性小,电子速度快,复合少。 湮设技术 正电子是人类发现的第一个反粒子,正负电子相碰,而粒子自身被湮天面发生驱子。
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