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实验室设备定制公司的气体放电的分类

2021-03-11 10:54:44

       在不同物理条件下,由于占主导地位的基本物理过程不同,会产生不同的气体放电现象。为了对各种放电的形式有初步的了解,先来分析气体放电的伏—安特性,实验室设备定制公司是放电管电流随着放电管极间电压变化的关系曲线。

实验室设备定制公司 

    上图是一个典型的放电伏—安特性曲线。其中图上方给出了测量的原理图。这个特性曲线会随其它放电参量的变化而变化,但对大多数情况是适用的。

    从图中可见,当极间的外电压慢慢增加时,用灵敏检流计可以检测到电极间有微弱电流通过,最小可测的电流是10-16A,这种电流是无规则脉冲式的。如果在电极间另外增加一些电子源(例如光照阴极产生光电子发射),则特性曲线会向右移动。随着极间电压的增加,空间电荷可以被完全移上电极,所以电流趋向饱和,电流可以增加到10-14A,这部分电流也可能是由间歇辐射引起的,此时放电电流也将是间歇性质的。气体放电的这特性已被应用与测量核辐射强度,G-M管(盖格和缪勒计数管)就是利用了这个特性,故放电的这个区域被称为盖勒区。

    随着放电电压的继续增加,由于次级电离,实验室设备定制公司放电电流先是缓慢增加,后来却按指数增加。在这个范围内放电电流可以增加108倍,而放电电压几乎没有增加。这种突变性的过渡,称之为气体击穿,对应的电压叫做击穿电压。气体击穿时,放电电流的增加与外接电离源无关,放电可以靠自身来维持。换而言之,这时的放电已经从原来的非自持性放电过渡到了支持放电。放电的这部分区域属于汤生放电范围。

    如果改变外回路的电阻继续增加放电电流,放电间隙上的电压反而会降低,并一直下降到某一个稳定的电压值。这里存在着一个从汤生放电经过电晕放电、亚辉光放电向辉光放电区域过渡的过程。在这以后,放电电流又随着电压指数式地增加了,这个区域称之为反常辉光放电区域。

    当再继续增加放电电流时,放电将过渡到一种具有负特性的弧光放电区域。弧光放电的正柱区为高能量的等离子体区,它发射着强烈的辐射。

    由上述的气体放电的伏-安特性曲线可见,其曲线的各段代表了不同的放电形式,当然此放电特性曲线并不能代表所有的放电形式,例如除上述放电形式之外,还有火花放电、低频交流放电、脉冲放电和高频微波放电等等。

    气体放电的形式很多,分类的方法有很多种。实验室设备定制公司可以按维持放电是否必须有外界电离源把放电分为非自持放电和自持放电;可按放电参量是否随时间变化分为稳态放电和非稳态放电;可以根据阴极的工作方式分为冷阴极放电和热阴极放电;可按工作气体的高低分为低气压放电和高气压放电以及超高气压放电;此外还可以根据工作气体的种类来分类。

    对上述各种放电的研究已经发展了各自的物理模型及相应的放电理论,但目前现有的每一种理论还只能或多或少地反映某种放电形式在一定放电条件下的实际情况。因此我们可以从每种理论使用范围的考虑对放电进行分类,如下表所示。这种放电的分类是以哪一种基本过程占优势以及电子电离在放电中的运动特点为依据的。空间电荷的存在与否也会显著地改变放电的性质,所以在分类时也列出了空间电荷的特点和作用。

放电的类型和区域

放电空间的基本过程

空间电荷的特点和作用

真空放电

不发生带电粒子与中性原子碰撞的基本过程,放电电流靠真空中电子的运动维持。

在放电电流未达到饱和值前,电流强度受空间电荷限制。

无声放电

①.电荷通过空气泄漏

②.气体中的无声非自持放电

③.电晕放电的迁移区

气体的空间电荷只依赖外界电离因素或仅靠从其它方面进入给定区域的粒子来维持。

在①②情况中空间电荷不起作用。在③情况下空间电荷限制放电电流和决定起晕层中的发生的现象。

雪崩放电

①.非自持汤生放电

②.汤生放电的阳极区

③.生放电和辉光放电的过渡形式

④.光放电和电弧放电间过渡形式中的阴极区

电子与原子碰撞使原子激发(直接激发和逐级激发)和电离,以致放电中电子能雪崩式发展,在整个放电间隙里几乎均匀充满着空间电荷粒子间的第二类非弹性碰撞。

在①中空间电荷几乎不起作用。

在中空间电荷决定了发光的区域和放电中电场的分布。

脉冲流光放电

各种火花放电和脉冲放电的初始阶段

在放电空间,电子与原子碰撞产生的直接、逐级电离和激发过程与光致电离过程迅速交替相互作用,这样会引起空间或流光中的气体传播开来,并且当放电空间产生畸变电场时,会产生高度电离火花通道。

有个别雪崩和流光中的体积电荷所形成的电场在放电中起着重要作用。

非等温等离子体

①.辉光放电正柱等离子体

②.低气压电弧放电正柱等离子体

③.具有外电极或内电极的高频放电正柱等离子体

④.环状无极正柱等离子体

电子和离子无规则热运动超过了它们的定向运动。电离柱主要由快速电子与气体分子碰撞发生。正负电荷密度相等,电子的平均能量远大于中性气体分子的平均能量。电子与气体分子碰撞损失的能量靠电子两次碰撞间从放电电场获得的能量来补偿。

放电空间正负电荷数目近似相等,在器壁上的表面电荷形成径向的附加电场。

等温等离子体

①.高气压电弧放电正柱等离子体

②.超高压强下的极细弧柱等离子体

③.在火花放电较晚时期的火花通道等离子体

④.脉冲放电微波加热等离子体

电子和离子无规则热运动超过了它们的定向运动。放电空间中的过程主要取决于放电气体的温度。离子束的平衡靠热平衡来维持,热电离决定于放电截面上放电的热量。

正负电荷密度相等。

整个放电空间均匀,而且等温。电子的平均能量等于中性气体分子的能量

沿放点轴,正负电荷互相抵消。在放电空间中空间电荷会形成径向电场。

 


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