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氣體放電暗放電

暗放電主要是非自持放電(但自持放電的某些區(qū)域中有暗放電存在)。關(guān)于暗放電的理論是英國(guó)物理學(xué)家J.S.湯生于1903年提出的,故這種放電也稱(chēng)為湯生放電。

物理描述

湯生理論的物理描述是:設(shè)外界催離素在陰極表面輻照出一個(gè)電子,這個(gè)電子向陽(yáng)極方向飛行,并與分子頻繁碰撞,其中一些碰撞可能導(dǎo)致分子的電離,得到一個(gè)正離子和一個(gè)電子。新電子和原有電子一起,在電場(chǎng)加速下繼續(xù)前進(jìn),又能引起分子的電離,電子數(shù)目便雪崩式地增長(zhǎng)。這稱(chēng)為電子繁流。

氣體放電自持放電

放電中產(chǎn)生的正離子最后都抵達(dá)陰極。正離子轟擊陰極表面時(shí),使陰極產(chǎn)生電子發(fā)射;這種離子轟擊產(chǎn)生的次級(jí)電子發(fā)射,稱(chēng)為r過(guò)程。r過(guò)程使放電出現(xiàn)新的特點(diǎn),這就是:r過(guò)程產(chǎn)生的次級(jí)電子也能參加繁流。如果同一時(shí)間內(nèi),由于r過(guò)程產(chǎn)生的電子數(shù),恰好等于飛抵陽(yáng)極的電子數(shù),放電就能自行維持而不依賴(lài)于外界電離源,這時(shí)就轉(zhuǎn)化為自持放電。

氣體的著火電壓取決于一系列因素。1889年,L.C.帕邢發(fā)現(xiàn),對(duì)于平行平板電極系統(tǒng),在其他條件相同時(shí),著火電壓是氣體壓力p與電極距離d乘積的函數(shù),通稱(chēng)為巴邢定律。圖3表示一些氣體的著火電壓與pd值的關(guān)系。由圖可見(jiàn),著火電壓有一最低值。在最低值右邊(右支),著火電壓隨pd的增大而提高,在其左邊(左支),則隨pd的減小而提高。在高電壓設(shè)備中,各電極間的距離須足夠大(即d值應(yīng)足夠大),有時(shí)還充以高壓強(qiáng)(即取大的p值)的絕緣氣體,以提高設(shè)備的耐壓,就是利用右支的特性。反之,在真空電容器一類(lèi)器件中,常將其內(nèi)部抽至良好的真空(即達(dá)到小的p值),以提高其耐壓,這是利用左支的特性。

氣體放電輝光放電

簡(jiǎn)介

低壓氣體在著火之后一般都產(chǎn)生輝光放電。若電極是安裝在玻璃管內(nèi),在氣體壓力約為 100帕且所加電壓適中時(shí),放電就呈現(xiàn)出明暗相間的 8個(gè)區(qū)域。

①阿斯頓暗區(qū):它是陰極前面的很薄的一層暗區(qū),是F.W.阿斯頓于1968年在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的。在本區(qū)中,電子剛剛離開(kāi)陰極,飛行距離尚短,從電場(chǎng)得到的能量不足以激發(fā)氣體原子,因此沒(méi)有發(fā)光。

②陰極輝區(qū):緊接于阿斯頓暗區(qū),由于電子通過(guò)阿斯頓暗區(qū)后已具有足以激發(fā)原子的能量,在本區(qū)造成激發(fā)而形成的區(qū)域,當(dāng)激發(fā)態(tài)原子恢復(fù)為基態(tài)時(shí)就發(fā)光。

③陰極暗區(qū):又稱(chēng)克魯克斯暗區(qū)。抵達(dá)本區(qū)域的電子,能量較高,有利于電離而不利于激發(fā),因此發(fā)光微弱。

④負(fù)輝區(qū):緊鄰陰極暗區(qū),且與陰極暗區(qū)有明顯的分界。在分界線(xiàn)上發(fā)光最強(qiáng),后逐漸變?nèi)酰⑥D(zhuǎn)入暗區(qū),即后述的法拉第暗區(qū)。負(fù)輝區(qū)中的電子能量較為分散,既富于低能量的電子也富于高能量的電子。

⑤法拉第暗區(qū):負(fù)輝區(qū)到正柱區(qū)的過(guò)渡區(qū)域。在本區(qū)中,電子能量很低,不發(fā)生激發(fā)或電離,因此是暗區(qū)。

⑥正輝柱區(qū):與法拉第暗區(qū)有明顯的邊界,是電子在法拉第暗區(qū)中受到加速,具備了激發(fā)和電離的能力后在本區(qū)中激發(fā)電離原子形成的,因發(fā)光明亮故又稱(chēng)正輝柱。正輝柱區(qū)中電子、離子濃度很高(約1015~1016個(gè)/m3),且兩者的濃度相等,因此稱(chēng)為等離子體。正柱區(qū)具有良好的導(dǎo)電性能;但它對(duì)放電的自持來(lái)說(shuō),不是必要的區(qū)域。在短的放電管中,正柱區(qū)甚至消失;在長(zhǎng)的放電管中,它幾乎可以充滿(mǎn)整個(gè)管子。正柱區(qū)中軸向電場(chǎng)強(qiáng)度很小,因此遷移運(yùn)動(dòng)很弱,擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)(即亂向運(yùn)動(dòng))占優(yōu)勢(shì)。

⑦陽(yáng)極輝區(qū)和陽(yáng)極暗區(qū):只有在陽(yáng)極支取的電流大于等離子區(qū)能正常提供的電流時(shí)才出現(xiàn)。它們?cè)诜烹娭胁皇堑湫偷膮^(qū)域。 輝光放電各區(qū)域中最早被利用的是正柱區(qū)。正柱區(qū)的發(fā)光和長(zhǎng)度可無(wú)限延伸的性質(zhì)被利用于制作霓虹燈。作為指示用的氖管、數(shù)字顯示管,以及一些保護(hù)用的放電管,也是利用輝光放電。在氣體激光器中,毛細(xì)管放電的正柱區(qū)是獲得激光的基本條件。近代微電子技術(shù)中的等離子體涂覆、等離子體刻蝕,也是利用輝光放電過(guò)程。從正柱區(qū)的研究發(fā)展起來(lái)的等離子體物理,對(duì)核聚變、等離子體推進(jìn)、電磁流體發(fā)電等尖端科學(xué)技術(shù)有重要意義。輝光放電中的負(fù)輝區(qū),由于電子能量分布比正柱區(qū)的為寬,如今被成功地用于制作白光激光器。

氣體放電異常放電

輝光放電中,如果整個(gè)陰極已布滿(mǎn)輝光,再增大支取的電流,則出現(xiàn)異常輝光放電(圖1中 BE段)。此時(shí)陰極位降很大,且位降區(qū)的寬度減小。陰極位降大和電流密度大,會(huì)導(dǎo)致陰極材料的濺射。在放電器件中,濺射的吸氣作用降低器件內(nèi)氣體壓強(qiáng)并改變其氣體成分,而濺射形成的導(dǎo)電膜則降低電極間絕緣。陰極濺射現(xiàn)象也可用作材料涂覆的一種手段,這就是濺射鍍膜。

氣體放電電弧放電

如將輝光放電的限流電阻減小,則放電電流增大,并轉(zhuǎn)入電弧放電(圖1中CDF段)。電弧放電的特點(diǎn)是電流密度大而極間電壓低,其自持依賴(lài)于新的電子發(fā)射機(jī)制,即熱發(fā)射和冷發(fā)射。熱發(fā)射是因正離子轟擊陰極出現(xiàn)局部高溫而產(chǎn)生的;冷發(fā)射則是因陰極表面存在局部強(qiáng)電場(chǎng)而引起的。前者稱(chēng)為熱電子電弧,后者稱(chēng)為冷陰極電弧。作為強(qiáng)光源的碳極電弧就是熱電子電弧;電力工業(yè)用的汞弧整流管則利用冷陰極電弧。 電弧放電的一個(gè)重要特點(diǎn)是陰極上有陰極輝點(diǎn)。熱電子電弧的輝點(diǎn)一般是固定不動(dòng)的;冷陰極電弧如汞弧整流管液汞表面上的輝點(diǎn)是跳躍移動(dòng)的。陰極輝點(diǎn)是電子發(fā)射的來(lái)源,其電流密度高達(dá)數(shù)百至數(shù)千安/厘米2。

電弧放電的伏安特性隨電極材料、氣體種類(lèi)、壓力而異。大氣中的碳極電弧呈現(xiàn)出典型的負(fù)阻特性,因此外電路中必須串有限流電阻,以穩(wěn)定電流。

電弧放電產(chǎn)生強(qiáng)烈的輻射,其強(qiáng)度隨氣體壓力和電流密度而增大。放電區(qū)中溫度最高點(diǎn)在一個(gè)大氣壓下約為4200K,在10個(gè)大氣壓下為6520K,在幾十或幾百大氣壓下達(dá)10000K。

碳極電弧是最早的強(qiáng)光光源。各種高氣壓放電燈如高氣壓汞燈、氙燈、鈉燈,是在管泡內(nèi)進(jìn)行電弧放電的光源。電弧焊接、電弧切割在工業(yè)上有廣泛應(yīng)用;電弧的高溫可作為電爐的熱源。

氣體放電電暈放電

在氣壓較高而極間距離大時(shí),不易得到自持放電。但是,如果一個(gè)或兩個(gè)電極很尖(即曲率半徑很小),形成很強(qiáng)的局部電場(chǎng),則能導(dǎo)致氣體的強(qiáng)烈激發(fā)和電離,并出現(xiàn)發(fā)光的薄層,稱(chēng)電暈層;電暈層外的區(qū)域,電場(chǎng)不足以激發(fā)和電離,呈黑暗狀,稱(chēng)電暈外區(qū)。這種放電稱(chēng)電暈放電,是一種不完全擊穿的自持放電。負(fù)離子發(fā)生器就是電暈放電的一種應(yīng)用。

氣體放電火花放電

這是在電源電壓較高,足以擊穿氣體,但電源功率不夠大,不能維持持續(xù)放電時(shí)產(chǎn)生的一種放電。它仍然是一種自持放電,但瞬即熄滅,待電源電壓恢復(fù)后,又重新放電。放電時(shí)電極間有絲狀火花跳過(guò)電極空間,其路程則是隨機(jī)的。自然界中的雷電,是一種大范圍的火花放電,但在火花放電之前大多先出現(xiàn)電暈放電。

火花放電的過(guò)程比湯生放電還要迅速。關(guān)于這種放電的理論,較為成功的是條帶理論。這種理論認(rèn)為:在強(qiáng)電場(chǎng)作用下,由外界催離素所產(chǎn)生的某一個(gè)電子,向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)時(shí)將引起強(qiáng)烈的電離及激發(fā),并形成電子繁流。這種單個(gè)電子形成的繁流稱(chēng)為負(fù)條帶。形成負(fù)條帶的同時(shí),出現(xiàn)強(qiáng)烈的短波輻射,在空間引起光電離;光電離產(chǎn)生的光電子,又能發(fā)展成一些較小的負(fù)條帶。當(dāng)條帶較多時(shí),便匯成一個(gè)強(qiáng)大的負(fù)條帶,迅速向陽(yáng)極飛去。詳細(xì)的分析表明,還存在從陽(yáng)極飛往陰極的條帶,即正條帶。正負(fù)條帶造成兩電極間的導(dǎo)電通路,使強(qiáng)大的電流脈沖得以通過(guò)氣體,這就是火花放電的著火。

火花放電使電極材料受到嚴(yán)重的燒蝕,利用這一現(xiàn)象制成的電火花加工設(shè)備,能對(duì)金屬進(jìn)行切割、拋光等加工。火花放電時(shí),不僅擊穿氣體,還能擊穿其通路上的薄片絕緣材料,電火花打孔的加工技術(shù)就是利用這一現(xiàn)象的。依據(jù)火花放電現(xiàn)象制成的觸發(fā)管和火花放電器,常用于脈沖調(diào)制電路中。

氣體放電高頻放電

通常,如果放電管電極的電極性改變,放電的方向也改變。但這僅是在頻率很低的情況下才如此。如50赫市電點(diǎn)燃熒光燈時(shí)就是這樣。但當(dāng)頻率提高時(shí),放電來(lái)不及熄滅,因而呈現(xiàn)為穩(wěn)定放電的形式:正輝柱位于兩電極中間,正輝柱兩邊均有法拉第暗區(qū),然后是兩個(gè)負(fù)輝區(qū)緊鄰兩個(gè)電極。這就是高頻放電。高頻放電中,帶電粒子來(lái)回運(yùn)動(dòng),損失的速度很慢,因此無(wú)需r過(guò)程也能維持放電,故可將電極移至管殼之外,僅借助電場(chǎng)就可在管內(nèi)引起放電。若將通有高頻電流的線(xiàn)圈套在管外,借助交變電磁場(chǎng)的作用也能激起高頻放電。

氣體放電微波放電

頻率在幾百兆赫至幾百吉赫的高頻放電,屬于微波氣體放電。依據(jù)微波放電原理制成的天線(xiàn)開(kāi)關(guān)管,廣泛應(yīng)用在雷達(dá)工程中。高頻放電離子源,是核物理、等離子體化學(xué)的重要研究工具。微波放電線(xiàn)光譜輻射源、連續(xù)光譜輻射源等,應(yīng)用于物理學(xué)、化學(xué)的研究工作中。在近代微電子技術(shù)中,利用高頻濺射的方法可避免靜電荷的影響。在可控核聚變研究中,微波放電可用作初始等離子體源,微波放電還可作為介質(zhì),用以研究波的傳播、轉(zhuǎn)化、吸收、等離子體穩(wěn)定性、擴(kuò)散、紊流等過(guò)程。

氣體放電脈沖放電

在脈沖電壓作用下引起的氣體放電,就是脈沖放電。脈沖放電視脈沖電源的具體型式分為單脈沖放電、重復(fù)脈沖放電和高頻脈沖放電等,高頻脈沖放電時(shí),通過(guò)氣體的脈沖電流的曲線(xiàn)是變幅高頻交流振蕩曲線(xiàn)的包絡(luò)線(xiàn)。 最簡(jiǎn)單的脈沖放電是由一電容儲(chǔ)能電路擊穿一個(gè)火花隙而得到的;放電裝置則串接在火花隙中,火花隙擊穿時(shí)裝置中亦就得到了脈沖放電。

脈沖形成階段

即火花隙間加上電壓,氣體電離及擊穿并使放電充滿(mǎn)整個(gè)裝置; 維持階段,此時(shí)電容器中的能量繼續(xù)通過(guò)放電通道,放電空間出現(xiàn)強(qiáng)烈的電離和激發(fā);

放電熄滅階段

即隨著電容器上電壓的降低,放電逐漸衰弱,最后不能自持時(shí),放電就自行熄滅。

脈沖放電時(shí)激發(fā)和電離很強(qiáng)烈,各種過(guò)程導(dǎo)致的輻射及粒子數(shù)反轉(zhuǎn)現(xiàn)象極其豐富,可用于制造各種脈沖氣體激光器。微波工程中的天線(xiàn)開(kāi)關(guān)管、作為固體激光器光泵用的脈沖氙燈、脈沖離子源和攝影用閃光燈,都是脈沖放電的應(yīng)用。

氣體放電造價(jià)信息

市場(chǎng)價(jià) 信息價(jià) 詢(xún)價(jià)
材料名稱(chēng) 規(guī)格/型號(hào) 市場(chǎng)價(jià)
(除稅)
工程建議價(jià)
(除稅)
行情 品牌 單位 稅率 供應(yīng)商 報(bào)價(jià)日期
氣體放電 SP1-NPE裝箱數(shù):96;訂貨代號(hào):1003000009250;通流能力最大:100kA;通流能力標(biāo)稱(chēng):60kA;極數(shù):NPE;類(lèi)型:OBO; 查看價(jià)格 查看價(jià)格

浙江雷頓

13% 青島歐進(jìn)電氣有限公司
氣體放電 SP1-NPE裝箱數(shù):96;訂貨代號(hào):1002900008750;通流能力最大:80kA;通流能力標(biāo)稱(chēng):40kA;極數(shù):NPE;類(lèi)型:OBO; 查看價(jià)格 查看價(jià)格

浙江雷頓

13% 青島歐進(jìn)電氣有限公司
氣體放電 SP1-NPE裝箱數(shù):96;訂貨代號(hào):1002800006500;通流能力最大:60kA;通流能力標(biāo)稱(chēng):30kA;極數(shù):NPE;類(lèi)型:OBO; 查看價(jià)格 查看價(jià)格

浙江雷頓

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環(huán)保氣體爆閃燈 環(huán)保氣體爆閃燈 查看價(jià)格 查看價(jià)格

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13% 江蘇海通交通集團(tuán)有限公司南寧分公司
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13% 廣州興進(jìn)消防設(shè)備有限公司
氣體滅火反饋信號(hào)線(xiàn) ZN-RVS-2×1.5-P7 查看價(jià)格 查看價(jià)格

m 13% 深圳凌宇線(xiàn)纜有限公司
氣體放電 HCL-TC 70W/830 WDL PB產(chǎn)品代碼:4008321681799;光通量(流明):7200;功率(W):70;品種:金屬鹵化物燈;燈具最大長(zhǎng)度mm:81mm;燈頭形式:G8.5; 查看價(jià)格 查看價(jià)格

歐司朗

個(gè) 13% 湖南歐司朗電音照明科技有限公司
氣體放電 70W產(chǎn)品代碼:4008321970930;光束角度:10;功率(W):70;發(fā)光強(qiáng)度:60000;品種:金屬鹵化物燈;燈具最大長(zhǎng)度mm:125mm;燈具直徑mm:97mm;燈頭形式:E27; 查看價(jià)格 查看價(jià)格

歐司朗

個(gè) 13% 湖南歐司朗電音照明科技有限公司
材料名稱(chēng) 規(guī)格/型號(hào) 除稅
信息價(jià)
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行情 品牌 單位 稅率 地區(qū)/時(shí)間
二氧化碳氣體保護(hù)焊機(jī) 流250A 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái)班 汕頭市2012年4季度信息價(jià)
二氧化碳氣體保護(hù)焊機(jī) 流250A 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái)班 汕頭市2012年3季度信息價(jià)
二氧化碳氣體保護(hù)焊機(jī) 流250A 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái)班 汕頭市2012年2季度信息價(jià)
二氧化碳氣體保護(hù)焊機(jī) 流250A 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái)班 廣州市2010年4季度信息價(jià)
二氧化碳氣體保護(hù)焊機(jī) 流250A 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái)班 汕頭市2010年4季度信息價(jià)
二氧化碳氣體保護(hù)焊機(jī) 流250A 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái)班 汕頭市2010年3季度信息價(jià)
二氧化碳氣體保護(hù)焊機(jī) 流250(A) 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái)班 韶關(guān)市2010年8月信息價(jià)
二氧化碳氣體保護(hù)焊機(jī) 流450(A) 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái)班 韶關(guān)市2010年8月信息價(jià)
材料名稱(chēng) 規(guī)格/需求量 報(bào)價(jià)數(shù) 最新報(bào)價(jià)
(元)
供應(yīng)商 報(bào)價(jià)地區(qū) 最新報(bào)價(jià)時(shí)間
高壓鈉燈(HPS氣體放電燈)400W 高壓鈉燈(HPS氣體放電燈)400W 黃光|1套 1 查看價(jià)格 四川天劍機(jī)械設(shè)備制造股份有限公司 四川  成都市 2015-10-16
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氣體放電閃光燈 單車(chē)道氣體爆閃燈,單次閃光能量≥200J, 白天可看清前排司乘人員面部特征; 回時(shí)間<67ms,支持5V平量觸發(fā)(可選開(kāi)關(guān)量); 有效補(bǔ)光距離16m-25m; 工作環(huán)境-25-+70℃(-40|24支 1 查看價(jià)格 深圳市杰智通科技有限公司 全國(guó)   2019-12-23
氣體放電 CBQ8027 1X160W 8寸吸頂式方形標(biāo)準(zhǔn)型|7244支 1 查看價(jià)格 廣州市天河超霸照明電器有限公司 廣東  廣州市 2015-12-21
氣體放電 CBQ1615 1X250W 16寸高棚標(biāo)準(zhǔn)型|3233支 1 查看價(jià)格 廣州市天河超霸照明電器有限公司 廣東  廣州市 2015-12-16
氣體放電 CBQ8907 1X70W 8寸圓形防霧標(biāo)準(zhǔn)型|1378支 1 查看價(jià)格 廣州市天河超霸照明電器有限公司 廣東  廣州市 2015-11-29
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氣體放電 CBQ2212 1X400W 22寸高棚標(biāo)準(zhǔn)型|8446支 1 查看價(jià)格 廣州市天河超霸照明電器有限公司 廣東  廣州市 2015-08-25

氣體放電激發(fā)

現(xiàn)象

荷能電子碰撞氣體分子時(shí),有時(shí)能導(dǎo)致原子外殼層電子由原來(lái)能級(jí)躍遷到較高能級(jí)。這個(gè)現(xiàn)象,稱(chēng)為激發(fā);被激發(fā)的原子,稱(chēng)為受激原子。要激發(fā)一個(gè)原子,使其從能級(jí)為E1的狀態(tài)躍遷到能級(jí)為Em的狀態(tài),就必須給予(Em-E1)的能量;這個(gè)能量所相應(yīng)的電位差設(shè)為eVe,則有eVe=Em-E1

電位Ve稱(chēng)為激發(fā)電位。實(shí)際上,即使電子能量等于或高于激發(fā)能量,碰撞未必都能引起激發(fā),而是僅有一部分能引起激發(fā)。引起激發(fā)的碰撞數(shù)與碰撞總數(shù)之比,稱(chēng)為碰撞幾率。

原因

受激發(fā)后的原子停留在激發(fā)狀態(tài)的時(shí)間很短暫(約為10-6秒),便從能量為Em的狀態(tài)回復(fù)到能量為E1的正常狀態(tài),并輻射出能量為hv(h為普朗克常數(shù);v為輻射頻率)的光量子。氣體放電時(shí)伴隨有發(fā)光現(xiàn)象,主要就是由于這個(gè)原因。 在某些情況下,受激原子不能以輻射光量子的形式自發(fā)回到正常狀態(tài),這時(shí)便稱(chēng)為處于亞穩(wěn)狀態(tài),處于亞穩(wěn)狀態(tài)的原子稱(chēng)為亞穩(wěn)原子。亞穩(wěn)原子可以借助兩種過(guò)程回復(fù)到正常狀態(tài):一是由電子再次碰撞或吸收相應(yīng)的光量子,升到更高的能級(jí),然后從這個(gè)能級(jí)輻射出光量子而回到常態(tài)。另一是通過(guò)與電子碰撞將能量轉(zhuǎn)化為電子的動(dòng)能,它本身回到常態(tài)。亞穩(wěn)原子的壽命約為10-4~10-2秒;由于它壽命較長(zhǎng),在放電中常常起重要的作用。

基態(tài)時(shí)

當(dāng)受激原子尚未回到基態(tài)時(shí),如受到電子的再次碰撞就可能轉(zhuǎn)入更高的激發(fā)態(tài)。這種由多次碰撞往高能級(jí)激發(fā)的現(xiàn)象稱(chēng)為累積(逐次)激發(fā)。

氣體放電電離

電子與原子碰撞時(shí),若電子能量足夠高,還會(huì)導(dǎo)致原子外殼層電子的脫落,使原子成為帶正電荷的離子。與激發(fā)的情況類(lèi)似,電子的動(dòng)能必須達(dá)到或大于某一數(shù)值eVi,碰撞才能導(dǎo)致電離。Vi稱(chēng)為電離電位,其大小視氣體種類(lèi)而定。同樣,即使能量高于電離能,碰撞也僅有一部分能引起電離。引起電離的碰撞次數(shù)與總碰撞次數(shù)之比,稱(chēng)為電離幾率。如果受激原子由于電子再次碰撞而電離、則稱(chēng)為累積(逐次)電離。

在氣體放電中還有一類(lèi)重要的電離過(guò)程,即亞穩(wěn)原子碰撞中性原子使后者電離的過(guò)程。這種過(guò)程只有在亞穩(wěn)原子的亞穩(wěn)電位高于中性原子的電離電位(如氖的亞穩(wěn)原子碰撞氬原子)時(shí)才可能出現(xiàn)。這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為潘寧效應(yīng)。潘寧效應(yīng)在亞穩(wěn)原子的激發(fā)能比較接近中性分子的電離能時(shí)最為顯著,因?yàn)榍罢邏勖^長(zhǎng),可以有更多的幾率與中性分子碰撞電離。

方式

如果將一切電離因素都去掉,則已電離的氣體,會(huì)逐漸恢復(fù)為中性氣體,這稱(chēng)為消電離。消電離的方式有三種:①電子先與中性原子結(jié)合成為負(fù)離子,然后負(fù)離子與正離子碰撞,復(fù)合成為兩個(gè)中性原子。②電子和正離子分別向器壁擴(kuò)散并附于其上,復(fù)合后變?yōu)橹行栽与x去。③電子與正離子直接復(fù)合。

氣體放電遷移

在電場(chǎng)作用下,帶電粒子在氣體中運(yùn)動(dòng)時(shí),一方面沿電力線(xiàn)方向運(yùn)動(dòng),不斷獲得能量;一方面與氣體分子碰撞,作無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng),不斷損失能量。經(jīng)若干次加速碰撞后,它們便達(dá)到等速運(yùn)動(dòng)狀態(tài),這時(shí)其平均速度u與電場(chǎng)強(qiáng)度E成正比 u=KE

系數(shù)K稱(chēng)為電子(離子)遷移率。對(duì)于離子,K是一個(gè)常數(shù);對(duì)于電子,它并不是一個(gè)常數(shù),而與電場(chǎng)強(qiáng)度E有關(guān)。

氣體放電擴(kuò)散

擴(kuò)散現(xiàn)象復(fù)雜

當(dāng)帶電粒子在氣體中的分布不均勻時(shí),就出現(xiàn)沿濃度遞減方向的運(yùn)動(dòng),這稱(chēng)為擴(kuò)散。帶電粒子的擴(kuò)散類(lèi)似于氣體的擴(kuò)散,也有自擴(kuò)散和互擴(kuò)散兩種。擴(kuò)散現(xiàn)象用擴(kuò)散系數(shù)來(lái)描述,它是帶電粒子擴(kuò)散能力的一種量度。 多種帶電粒子同時(shí)存在于氣體時(shí),擴(kuò)散現(xiàn)象變得復(fù)雜。其中特別重要的一種 情況是電子、正離子濃度相等(即等離子體)的情況,這時(shí)出現(xiàn)所謂雙極性擴(kuò)散。這是兩種異號(hào)帶電粒子相互牽制的擴(kuò)散,其基本特征是:電子由于質(zhì)量小、擴(kuò)散得較快;離子由于質(zhì)量大,擴(kuò)散得較慢。結(jié)果電子走在前方,于是兩種電荷間出現(xiàn)一個(gè)電場(chǎng)(約束電場(chǎng)),這電場(chǎng)牽引正離子使它跟上去。兩種帶電粒子的擴(kuò)散速率始終一致,但電子總是在前方,離子則在其后。

電子運(yùn)動(dòng)速度快

在管壁附近,雙極性擴(kuò)散受到管壁的影響。此時(shí),電子運(yùn)動(dòng)速度快,先附于管壁,使管壁帶負(fù)電位。負(fù)電位阻止后來(lái)電子的抵達(dá),但吸引正離子,在其附近形成正電荷鞘層。在鞘層中,電子的濃度隨著接近管壁而遞減,最終自動(dòng)調(diào)整到每秒飛上管壁的電子數(shù)恰好等于飛上的正離子數(shù)。

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(gè)電極,通以直流電壓而得到的放電。為使電流不致過(guò)大,回路中串聯(lián)一個(gè)電阻(即限流電阻)。若將電源電壓逐漸提高,通過(guò)氣體的電流就隨之增大。當(dāng)極間電壓提高到us時(shí),電流突然急劇增加,放電變?yōu)槊髁恋男问剑@稱(chēng)為著火,也稱(chēng)為擊穿。著火之后,放電轉(zhuǎn)入自持放電,在開(kāi)始一段(SB段)為正常輝光放電,極間電壓比著火前低,且其數(shù)值不隨電流增大而變化,呈現(xiàn)恒電壓特性。當(dāng)電流增大到某一數(shù)值(B點(diǎn))時(shí),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(diǎn)時(shí)就轉(zhuǎn)入電弧放電,此時(shí)極間電壓將隨電流增大而下降,呈現(xiàn)出負(fù)阻特性(ECDF段)。

氣體放電的著火是一種突變現(xiàn)象。閘流管、計(jì)數(shù)管、氣體放電開(kāi)關(guān)管等器件便利用這種突變特性。利用正常輝光放電的恒電壓特性即可制成氣體放電穩(wěn)壓管。

干燥氣體通常是良好的絕緣體,但當(dāng)氣體中存在自由帶電粒子時(shí),它就變?yōu)殡姷膶?dǎo)體。這時(shí)如在氣體中安置兩個(gè)電極并加上電壓,就有電流通過(guò)氣體,這個(gè)現(xiàn)象稱(chēng)為氣體放電。依氣體壓力、施加電壓、電極形狀、電源頻率的不同,氣體放電有多種多樣的形式。主要的形式有暗放電、輝光放電、電弧放電、電暈放電、火花放電、高頻放電等。20世紀(jì)70年代以來(lái)激光導(dǎo)引放電、電子束維持放電等新的放電形式,也日益受到人們的重視。

氣體放電的基本物理過(guò)程  氣體放電總的過(guò)程由一些基本過(guò)程構(gòu)成,這些基本過(guò)程是:激發(fā)、電離、消電離、遷移、擴(kuò)散等。基本過(guò)程的相互制約決定放電的具體形式和性狀。

氣體放電分類(lèi)常見(jiàn)問(wèn)題

  • 氣體放電燈原理

    一定的電壓使氣體電離,從而放電

  • 氣體放電燈

    由氣體、金屬蒸氣或幾種氣體與金屬蒸氣的混合放電而發(fā)光的燈。   通過(guò)氣體放電將電能轉(zhuǎn)換為光的一種電光源。氣體放電的種類(lèi)很多,用得較多的是輝光放電和弧光放電(見(jiàn)電弧放電)。輝光放電一般用于霓虹燈和指示...

  • 氣體放電燈標(biāo)準(zhǔn)是怎樣的?

    ①放電燈接入工作電路后產(chǎn)生穩(wěn)定的自持放電,由陰極發(fā)射的電子被外電場(chǎng)加速,電能轉(zhuǎn)化為自由電子的動(dòng)能;②快速運(yùn)動(dòng)的電子與氣體原子碰撞,氣體原子被激發(fā),自由電子的動(dòng)能又轉(zhuǎn)化為氣體原子的內(nèi)能;③受激氣體原子從...

(1)放電時(shí)具有強(qiáng)烈的可見(jiàn)輻射和非可見(jiàn)輻射

根據(jù)這一特點(diǎn),已經(jīng)研制成功電弧燈、霓虹燈、指示燈、熒光燈、氙燈和鹵素放電燈等,廣泛用于照明及電信號(hào)指示等。

(2)氣體放電產(chǎn)生的電離氣體具有良好的化學(xué)活性

化學(xué)反應(yīng)實(shí)際上是以電子和離子的結(jié)合或交換等方式實(shí)現(xiàn)的。氣體電離后形成電子和離子,適當(dāng)控制反應(yīng)條件可以實(shí)現(xiàn)一般情況下難以實(shí)現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng),如許多難以實(shí)現(xiàn)的有機(jī)化學(xué)反應(yīng)可在電離氣體中進(jìn)行。實(shí)際上,熱核聚變反應(yīng)是將氘電離后,由氘核之間進(jìn)行聚合而實(shí)現(xiàn)的。

(3)氣體放電具有良好的電子學(xué)特性

氣體放電的電子學(xué)特性主要有:A.明顯的開(kāi)關(guān)特性,已利用這種特性作成閘流管和整流管;B.具有穩(wěn)壓特性,可作成放電穩(wěn)壓管;C.其有負(fù)阻特性,可作成張弛振蕩器。

(4)已電離氣體具有良好的導(dǎo)電性,可作為優(yōu)良的流動(dòng)導(dǎo)體

利用這一特性已實(shí)現(xiàn)磁流體發(fā)電。

(5)氣體放電可以使物質(zhì)產(chǎn)生濺射現(xiàn)象

利用這種現(xiàn)象已實(shí)現(xiàn)濺射鍍膜,已研制成功濺射式抽氣泵,用于真空技術(shù)。2100433B

氣體放電分類(lèi)文獻(xiàn)

氣體放電原理復(fù)習(xí) 氣體放電原理復(fù)習(xí)

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第一次作業(yè) 總結(jié)緊湊型熒光燈的以下特性: 增加單位弧長(zhǎng)輻射功率的原理 ,常用的管徑,分類(lèi),采用的玻璃管材料、熒光 粉類(lèi)型和其他涂敷技術(shù),控制燈中汞蒸氣壓的具體方法,基本的應(yīng)用場(chǎng)合。 答: (1)通過(guò)縮小管徑 ,提高燈的 E 值來(lái)增加單位弧長(zhǎng)輻射功 率。 (2)傳統(tǒng)的緊湊型熒光燈, 小功率管徑為 12 mm,中大功率為 17 mm,現(xiàn)在 (為適應(yīng)對(duì)燈體積進(jìn)一步小型化的要求)常用管徑減小到 9 mm和 7 mm。 (3)分為燈管和鎮(zhèn)流器分開(kāi)的 非一體化緊湊型熒光燈,以及燈管和鎮(zhèn)流器裝在 一起的一體化緊湊型熒光燈。 ( 4)往往采用低鈉無(wú)鉛玻璃,管壁負(fù)載較高的燈中還需涂敷保護(hù)膜。采用 稀土三帶熒光粉,為降低成本可采用雙涂層技術(shù),為改善光維持性能可采用 熒光粉包膜技術(shù)等。 (5)控制汞蒸氣壓的方法分為 控制冷端溫度和使用汞齊兩種方法。在緊湊型熒光 燈中,通過(guò)接橋的高度來(lái)控制汞蒸氣壓是最常用的技術(shù)。

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氣體放電燈

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干燥氣體通常是良好的絕緣體,但當(dāng)氣體中存在自由帶電粒子時(shí),它就變?yōu)殡姷膶?dǎo)體。這時(shí)如在氣體中安置兩個(gè)電極并加上電壓,就有電流通過(guò)氣體,這個(gè)現(xiàn)象稱(chēng)為氣體放電。依氣體壓力、施加電壓、電極形狀、電源頻率的不同,氣體放電有多種多樣的形式。

氣體放電燈可分為:

1、低氣壓放電燈:熒光燈(低壓汞燈)、低壓鈉燈、無(wú)極燈

2、高強(qiáng)度氣體放電燈:熒光高壓汞燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈、陶瓷金屬鹵化物燈

其中熒光燈是應(yīng)該最廣泛、用量最大的氣體放電光源。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、光效高、發(fā)光柔和、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。熒光燈的發(fā)光效率是白熾燈的4-5倍,壽命是白熾燈的3-8倍,是高效節(jié)能光源。

高強(qiáng)度氣體放電燈:由于管壁溫度而建立發(fā)光電弧,其發(fā)光管表面負(fù)載超過(guò)3W/cm2 的放電燈。如高壓汞燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈等。

其中,金屬鹵化物燈是在高壓汞燈和鹵鎢燈工作原理的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型高效光源,其基本原理是將多種金屬鹵化物的方式加入到高壓汞燈的電弧管中,使這些金屬原子像汞一樣電子、發(fā)光。充入不同的金屬鹵化物,可以制成不同特性的光源。

氣體放電燈是由氣體、金屬蒸氣或幾種氣體與金屬蒸氣的混合放電而發(fā)光的燈。 通過(guò)氣體放電將電能轉(zhuǎn)換為光的一種電光源。氣體放電的種類(lèi)很多,用得較多的是輝光放電和弧光放電(見(jiàn)電弧放電)。輝光放電一般用于霓虹燈和指示燈。弧光放電可有很強(qiáng)的光輸出,照明光源都采用弧光放電。熒光燈、高壓汞燈、鈉燈和金屬鹵化物燈是應(yīng)用最多的照明用氣體放電燈。

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