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氣體放電 |
乾燥氣體通常是良好的絕緣體,但當氣體中存在自由帶電粒子時,它就變為電的導體。這時如在氣體中安置兩個電極並加上電壓,就有電流通過氣體,這個現象稱為氣體放電。
簡介
在氣體放電中還有一類重要的電離過程,即亞穩原子碰撞中性原子使後者電離的過程。這種過程只有在亞穩原子的亞穩電位高於中性原子的電離電位(如氖的亞穩原子碰撞氬原子)時才可能出現。這個過程稱為潘寧效應。潘寧效應在亞穩原子的激發能比較接近中性分子的電離能時最為顯著,因為前者壽命較長,可以有更多的幾率與中性分子碰撞電離。在電場作用下,帶電粒子在氣體中運動時,一方面沿電力線方向運動,不斷獲得能量;一方面與氣體分子碰撞,作無規則的熱運動,不斷損失能量。經若干次加速碰撞後,它們便達到等速運動狀態,這時其平均速度u與電場強度E成正比 u=KE係數K稱為電子(離子)遷移率。對於離子,K是一個常數;對於電子,它並不是一個常數,而與電場強度E有關。
評價
氣體放電的重要形式 最早研究的氣體放電形式是低氣壓(1~100帕)直流放電,即在氣體中置入兩個電極,通以直流電壓而得到的放電。為使電流不致過大,迴路中串聯一個電阻(即限流電阻)。若將電源電壓逐漸提高,通過氣體的電流就隨之增大(圖1,縱坐標為跨於兩電極上的電壓)。當極間電壓提高到us時,電流突然急劇增加,放電變為明亮的形式,這稱為着火,也稱為擊穿。着火之後,放電轉入自持放電,在開始一段(SB段)為正常輝光放電,極間電壓比着火前低,且其數值不隨電流增大而變化,呈現恆電壓特性。當電流增大到某一數值(B點)時,極間電壓又隨電流而增大,這一段(BE段)屬異常輝光放電。電流增大到E點時就轉入電弧放電,此時極間電壓將隨電流增大而下降,呈現出負阻特性(ECDF段)。[1]