通过某种机制使一个或者几个电子从气体原子或分子脱离而形成的气体煤质称为电离气体。电离气体中含有电子、离子和中性原子或者分子。如果科研仪器定制公司电离气体由外电场产生并形成传导电流,这种现象称之为气体放电。
电离气体按照电离程度可分为弱电离气体(之后很少的原子或分子被电离)、部分电离气体(部分原子或分子被电离)和完全电离气体(几乎所有的原子或分子被电离)三种。弱电离气体主要由中性离子组成,它与完全电离气体在基本机理和行为方面区别很大。
在研究和分析气体放电时,重要的是要了解和分析气体放电中所涉及的大量离子和它们的状态。气体放电实际上是一个复杂的离子运动体系,所以首先要讨论气体放电中的离子以及各种粒子间的相互作用。
气体放电过程一般存在六种基本粒子:光子、电子、基本原子(或分子)、激发态原子(或分子)以及正离子和负离子。
高温SF6气体放电试验腔体组件
引入较高电压:100KV 气体温度:较高300℃
较高压力:0.4MPa
光子的能量决定于它的频率,自由电子的能量取决于它的运动速度。
从原子和分子的内部结构来分析,科研仪器定制公司根据量子力学原理,它们可以处于大量能态中的任一个能态,这些能态可按能量的大小排列成能级图。
原子的能级图是由原子内部所有的粒子共同决定的,但我们感兴趣的只是原子最外层的电子即价电子的能量,因为气体放电过程主要由这些电子参加的。原子通常处于稳定的能级,称为基态。当价电子从外接获得额外的能量时,它可以跳跃到更高的能级,我们就说原子处于激发态。电子处于激发能级上的时间很短,然后又跃迁回基态或另一个较低的激发能级,并以光子的形式辐射出激发时获得的额外能量。也有一些能级(亚稳能级)的寿命比较长,具有这种能量级的原子(亚稳态原子),如果不与别的离子或者管壁碰撞,电子就不能从该能级跃迁。当电子获得能量超过电离能时,电子就与原子完全脱离成为自由电子,原子则变成正离子。原子的不同能级上有不同的电子排列,相同能级上电子的各种可能的排列数目叫做该能级的简并度或统计权重。
分子一般由几个原子组成,由于这些原子之间的相互影响,分子能级比原子能级复杂,气体分子的激发和电离也与气体原子的激发和电离不同。分子的内能除了电离能之外,还有振动能和转动能,这些能级也都是分立的。分子能级的标记相当复杂,但仍可用能级图表示。分子能简并度的定义类似于原子的相应定义。
原子或分子的正离子的能态也可能用能级图来表示,正离子一次电离的原子的电离能相应于原子产生二次电离所需的能量。
负离子是电子附着到某些原子或分子(特别是那些外电子壳层几乎填满的原子或分子)上面而形成的。负离子的能量等于原子或分子的基态能量加上电子的亲和能。
气体放电中的中性离子是原子或分子。原子可以是惰性气体原子或金属蒸汽原子。分子可以是比较简单的双原子分子,也可以是相当复杂的多原子分子。气压的范围可以很大,从零点几帕到几十万帕,相应粒子密度的变化范围可以达108数量级。
气体中的带电离子是电子和各种离子,科研仪器定制公司每一种粒子都将影响气体放电的电特性,不过电子的作用通常占主导地位。中性粒子和带电粒子对气体放电的电特性是至关重要的,但是激发的中性粒子和可能的激发离子对于激光、光源和其他发生量子效应的器件,显然也是非常重要的。光子的吸收可引起光激发、光电离和受激发射,光子的发射和吸收对气体放电的分析同样也是十分重要的。
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