调研报告关于气体放电

调研报告关于气体放电

问:稀薄气体放电原理
  1. 答:稀薄气体是指气体密度极低的气态物质,放哪轮敏电是指在这种气体中引入充分的能量来激发其内部原子并产生感应电流。以下是稀薄气体放电的基本原理:
    场致电离
    场致电离是一种通过高强度电场将气体离子化的方法,当电场强度超过某个阈值时,气体中的分子会被分离出正、负离子,并且由于电荷守恒定律,进一步电离现象会不断扩散和加深。
    碰撞电离
    碰撞电离是气体原子内部运动产生的能量对离子化的影响, 它可以作为物理条件与电灯泡或气体放电管之类的固有桐卖元素相结合,从而形成类似于闪电的现象。
    电子轰击激发
    电子轰击是另一种常见的气体放电机制。在这种情况下,高能电子以大约几千李枝到数十万伏特的速度撞击气体原子。如果涉及的分子或原子被激发,就会导致它们释放出更多的电子,形成一系列连锁反应和交互激发,并通过感应流电路传输。
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    这些机制是造成气体放电现象的主要因素。通过控制气压、电场强度和电极形式等参数,可以实现不同类型的稀薄气体放电, 这些能够产生光、热和其他效果,优点在于功耗低而工作可持续时间较长, 比如在荧光灯、气体激光器中就广泛使用。
问:气体放电的火花放电
  1. 答:这是在电源电压较高,足以击穿气体,但电源功率不够大,不能维持持续放电时产生的一种放电。它仍然是一种自持放电,但瞬即熄灭,待电源电压恢复后,又重新放电。放电时电极间有丝状火花跳过电极空间,其路程则是随机的。自然界中的雷电,是一种大范围的火花放电,但在火花放电之前大多先出现电晕放电。 火花放电的过程比汤生放电还要迅速。关于这种放电的理论,较为成功的是条带理论。这种理论认为:在强电场作用下,由外界催离素所产生的某一个电子,向阳极运动时将引起强烈的电离及激发,并形成电子繁流。这种单个电子形成的繁流称为负条带。形成负条带的同时,出现强烈的短波辐射,在空间引起光电离;光电离产生的光电子,又能发展成一些较小的负条带。当条带较多时,便汇成一个强大的负条带,迅速向阳极飞去。详细的分析表明,还存在从阳极飞往阴极的条带,即正条带。正负条带造成两电极间的导电通路,使强大的电流脉冲得以通过气体,这就是火花放电的着火。
    火花放电使电极材料受到严重的烧蚀,利用这一现象制成的电火花加工设备,能对金属进行切割、抛光等加工。火花放电时,不仅击穿气体,还能击穿其通路上的薄片绝缘材料,电火花打孔的加工技术就是利用这一现象的。依据火花放电现象制成的触发管和火花放电器,常用于脉冲调制电路中。
问:气体放电的暗放电
  1. 答:暗放电主要是非自持放电(但自持放电的某些区域中有暗放电存在)。关于暗放电的理论是英国物理学家J.S.汤生于1903年提出的,故这种放电也称为汤生放电。 汤生根据上述物理描述,推导出抵达阳极的电子数目nu为
    式中n0为阴极发射的电子数;d为阴极阳极间距离;α为汤生第一电离系数。
    上式表明,电子数目随距离d指数增长。在一些光电器件中,特意充入一些惰性气体,使光电阴极发射的电子在气体中进行繁流,以得到光电流的放大,提高器件的灵敏度。 放电中产生的正离子最后都抵达阴极。正离子轰击阴极表面时,使阴极产生电子发射;这种离子轰击衡颂产生的次级电子发射,称为r过程。r过程使放电出现新的特点,这就是:李拦扒r过程产生的次级电子也能参加繁流。如果同一时间内,由于r过程产生的电子数,恰好等于飞抵阳极的电子数,放电就能自行维持而不依赖于外界电离源,这时就转化为自持放电。
    气体的着火电压取决于一系列因素。1889年,L.C.帕邢发现,对于平行平板电极系统,在其他条件相同时,着火电压是气体压力p与电极距离d乘积的函数,通称为巴邢定律。图3表示一些气体的着火电压与pd值的关系。由图可见,着火电压有一最低值。在最低值右边(右支),着火电压随pd的增大而提高,在其左边(左支),则随pd的减小而提高。在高电压设备中,各电极间的距离须足够大(即d值应哪昌足够大),有时还充以高压强(即取大的p值)的绝缘气体,以提高设备的耐压,就是利用右支的特性。反之,在真空电容器一类器件中,常将其内部抽至良好的真空(即达到小的p值),以提高其耐压,这是利用左支的特性。
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