空心阴极放电的产生和主要特征【实验室设备定制公司】

       空心阴极放电又称史丘勒（Schuler）放电，是一种特殊形式的辉光放电。实验室设备定制公司最早它用于光谱光源，后来发展成为一种很有用的激光放电。它具有工作气压高，维持电压低，粒子数反转浓度大等优点，故特别适用于金属蒸汽离子激光系统。

       正常辉光放电阴极暗区中的电子运动状态像垂直于阴极表面的一组平行电子束。如果把阴极制成圆筒形，即所谓空心阴极，则电子束将彼此汇合，使负辉光并和在一起，发光更明亮并且更均匀。随着放电电流密度的增加，往往阴极位降减小，阴极发热一般也不厉害。这与反常辉光放电的情况不完全相同。实验室设备定制公司反常辉光放电是在阴极位降升高，阴极发热严重的情况下发生的。因此，空心阴极放电是一种特殊形式的辉光放电，它既不同于一般的正常辉光放电，也不同于反常的辉光放电。

       空心阴极放电灯额特性试验装置如图所示。

       放电管的阴极是由两个距离可变的平行钼电极组成，阳极是一个直径较大的圆环A，管内充以133Pa的氖气，两个阴极C1和C2之间的间距d较大时，A和C1、C2之间都产生正常的辉光放电，两者之间的放电互不影响。但当d缩小到一定距离时，原来互不想干的负辉区就并和在了一起，发生空心阴极放电灯额现象。

       由于空心阴极放电的阴极位降比反常辉光放电的阴极位降小得多，因此放电电流密度的增加并不完全依靠正离子轰击阴极所引起的次级电子发射来实现，而是依靠电子在阴极间来回振荡和紫外光子以及压稳原子轰击阴极所引起的次级电子发射。若电子在C1A放电空间内受到电场的加速作用，进入C2A空间将受到电场的减速作用，使电子在C1和C2间来回振荡，导致电子与气体原子之间的碰撞次数增加，电离效率大大提高。实验室设备定制公司两个阴极间的距离很小，合并的负辉区中产生的紫外光子和亚稳原子，很容易落到两个阴极上面引起次级电子发射，使阴极发射增大。在同样的阴极位降下，电流密度就可以大大增加。当然，这并不等于说两个阴极间的距离越小，电流密度就越大。事实上，当距离d过分小时，电流密度不但不会继续增加，反而下降到零，这是因为提供电子雪崩的空间太小了。

       典型的空心阴极灯原理结构如下图所示。

       在空心阴极放电管中，正离子比较强烈地轰击阴极表面使其溅射。从阴极溅射出来的金属粒子，可能参与放电过程中的额各种作用。因此在空心阴极放电管中，除工作气体的谱线外，也伴随着出现阴极材料的谱线，这是空心阴极放电的另一个特点。空心阴极原子光谱灯就是利用这一原理制成的。如图中空心阴极灯中，阳极引线与阴极外表面被绝缘物覆盖，放电只能发生在阴极筒内表面。强烈溅射使阴极物质变成为蒸汽状态，并被浓度很大的电子激发而产生原子光谱。

       产生正常空心阴极放电的条件：

      ①.一定气压下，空心圆筒阴极的半径必须大于阴极暗区的厚度；

       ②.圆筒阴极的长度与直径比值大于7。

       空心阴极放电的主要特征：

       ①.在相同气体，相同气压条件下，空心阴极放电的电流密度比正常辉光放电的高约1～3个数量级，二者的管压降相差不是很多。

       ②.在气体状况和阴极材料相同的条件下，当阴极电流密度明显大于正常辉光放电时，空心阴极放电的管压降仍然与正常阴极位降值接近；

      ③.空心阴极放电主要的发光区是负辉区，区中有快速电子群、中速电子群、慢速电子群。研究表明，电子能量分布情况非常适于激励金属蒸汽离子激光系统；

       ④.空心阴极放电的阴极溅射虽然比同样电流密度的反常辉光放电的要小得多,但是实验室设备定制公司要比相同气体和阴极材料的正常辉光放电的阴极溅射激烈得多。