低气压下均匀电场自特放电的汤逊理论和巴申定律

　一、汤逊理论
　　1.非自恃放电与自持放电
　　OA:电压 电流
　　AB:稳定，外电离因素产里的带电质点分部落入电极，少隙和电流密度小，绝缘状态。
　　BC：新的电离——电子碰撞电离。
　　非自恃放电：外施电压小于Uo,间隙电流极小，取消外电离因素，电流消失。
　　自恃放电：Uo以后的放电，Uo后气体强烈电离，且电离过程可只靠电场作用自行维恃，不再需要光照等外电离因素。
　　C分界点，Uo击穿电压。
　　
　　2.电子崩及电子电离系数
　　外电离因素使明极出现一个自由电子（光电效应），电场作用加建——碰撞电离——正离子；两自由电子，新的碰撞电离。
　　电子数2⁰,2¹,2²……2ⁿ雪崩增加。
　　
　　电子崩：因碰撞电离使自由电子数不断增加的想象。
　　电子崩过程——a过程，a碰撞电离系数
　　定义：一个电子沿电场方向行径1cm长度,平均发生的碰撞电离次数。曲路电流 I=Ioe^2d　 I₁=Ioe^2d1 　I₂=Ioe^2d2　 I₂-I₁取对
　　图1-5单对数坐标，I-d直线，斜率
　　
　　每次碰撞产生一个新电子，则a为单位行程内新电高出的电子数。
　　非自恃放电电流变化规律用电子碰撞电离过程解释。
　　分析a假设：
　　① 电子动能小于气体电离能，碰撞的产生电离。
　　② 电子动能大于气体电离能，碰撞产生电离。
　　③ 每次碰撞，不论是否造成电离，电子都失去全部动能，从0开始重新加速，两次碰撞间电子沿电场方风吹草动直线运动。
　　1cm内，140平均碰撞次数 ，行程x≥xi发生电离，碰撞电离条件≥Wi 即
　　自由行程分布服从统计规律，关于xi概率，或记为
　　则电离系数
　　自由行程 ，空气相对密度
　　Po.To标准参考大气条件下的气体压力和气体分子温度则A常数的单变量函数
　　 又
　　因此：令常数
　　得
　　反映每次碰撞平均产生的电子数，电离概率
　　反映电子在平均自由行程上由电场获得的能量
　　过程——正离子引起电离
　　3.过程与自恃放电条件
　　过程：电极空间的碰撞电离
　　过程：正离子及光子在阴极表面激发出电子，引起阴极表面电离
　　阴极材料逸出功比气体分子电离能小得多，正负离子复合，分子由激励态跃迁回常态，产生光子，引起阴级表面电离
　　：折算到每个碰撞阴极的正离子中在阴极释出的自由电子数。光电离阴极产生一个电子过程 阳极电子数,每次电离撞出一个正离子，电极空间正离子，这些正离子到达阴极表面，撞出电子，电子在电极空间碰撞产生，更多正离子循环。
　　阴极发射一个电子，阳极表面进入z个电子
　　级数收敛为
　　单位时间内阴极表面单位面积有个起始电子逸出，稳态后，单位时间进入阳极单位面积电子数
　　
　　回路中电流
　　　　　　　
　　过程使电流的增长指数规律还快
　　d 小电场弱时，过程忽略不计
　　I、d实验曲线决定
　　或不可能
　　实际上意味间隙被击穿，由外回路决定，不依赖外地离因素，由电压自动维持。
　　自持放电条件或
　　物理解释：一个电子自己进入阳极后，、过程，在阴极上产生一个新的替身，天需外电离因素可继结下去。
　　
　　与材料逸出功相关
　　而且放电显然与电极材料及表面状态有关。

	阴极表面	气体间隙中	阳极表面
第1周期 第2周期 第3周期	一个电子逸出 个电子逸出 个电子逸出	形成个正离子 形成个正离子 形成个正离子	个电子进入 个电子进入 个电子进入

　二、巴申定律与均匀电场击穿电压
　　1、巴申定律或击穿电压
　　图1-7空气间隙的曲线，非单调函数，U形曲线，有极小值。
　　不同气体及对应的不同
　　极小值不出现在常态，而是出现在低气压，空气相对密度很小的情况下
　　
　　2.均匀电场的击穿电压
　　代入自持放电条件
　　
　　达至自持放电E=E_b击穿场强得
　　由材料决定，但两次取对数，对U_b影响不了，常数，论以(1-22)
　　汤逊理论佐证巴申定律
　　巴申定律以实验结果支持汤逊定理。
　　（1-21）两边对求导，令导数为O
　　
　　
　　理论，实验都说明Ub有极小值
　　U形曲线右半支，Ub随上升增加， 电离减弱
　　电子石易积累能量，电离
　　左半支：主要是 ——电子平均行程个，积累的能量但空气密度低，分子数量少；机会少；电子追不到分子，撞进电极了。
　　 大 小
　　高气压、高真空都可以提高击穿电压，工程上广泛使用。
　　会不会天限提高——不可能——声强高——强场发射，而且高能电子撞阳极，阳极表面气化。
　　另得
　　小即小，电子来不及碰撞应进入阳极
　　大即大，碰撞次数多
　三、汤逊放电理论的适用范围
　　汤逊理论在坐低气压，较小的条件下在放电实验的基础上建立，过小或过大，放电机理将变化，不再适用， 过小——气压极低（d不会过小） 小小即大, 》d来不及碰撞电离，U 一定程度——场致发射导致击穿，碰撞电离理论不适用。
　　大——气压高，或d大，现象天使用汤逊理论解释
　　（1）放电外形：具有分支的细通道，汤逊理论，放电在全空间连续进行，辉光——电子崩
　　（2）放电时间：电子崩几个循队完成击穿，可计算时间，低气压计算符合实况，高压时，实测小于计算。
　　（3）击穿电压：小，Ub计算值与实验值一致，大不一致
　　（4）阴极材料：低气压下击穿电压与材料、文气压下则无关。
　　 >0.26cm(pd>200cm.mmHg)，汤逊理论计算结果不再适用。
　　汤逊理论是将电流很小的滑流过程理论化，忽略了空间比荷的影响，d.较大时，不能忽略电子崩对电场的畸变。