《氣體放電理論一》PPT課件

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1、氣體放電理論（一）1主要內(nèi)容氣體中帶電質(zhì)點的產(chǎn)生和消失氣體放電的一般描述均勻電場中氣體擊穿的發(fā)展過程不均勻電場中氣體擊穿的發(fā)展過程2氣體放電在電場作用下，氣隙中帶電粒子的形成和運動過程氣隙中帶電粒子是如何形成的？氣隙中的導(dǎo)電通道是如何形成的？氣隙中導(dǎo)電通道形成后是如何維持持續(xù)放電的？3名詞解釋電子平均自由行程激勵電離復(fù)合電子崩4原子激勵和電離原子能級以電子伏為單位1eV＝1V×1.6×10-19C＝1.6×10-19J原子激勵原子在外界因素作用下，其電子躍遷到能量較高的狀態(tài)，所需能量稱為激勵能We激勵狀態(tài)恢復(fù)到正常狀

2、態(tài)時，輻射出相應(yīng)能量的光子，光子（光輻射）的頻率?5原子電離：原子在外界因素作用下，使其一個或幾個電子脫離原子核的束縛而形成自由電子和正離子的過程稱為原子的電離電離過程所需要的能量稱為電離能Wi（eV），也可用電離電位Ui（V）來表示6質(zhì)點的平均自由行程?：一個質(zhì)點在與氣體分子相鄰兩次碰撞之間自由地通過的平均行程電子在其自由行程內(nèi)從外電場獲得動能，能量除決定于電場強度外，還和其自由行程有關(guān)7氣體中電子和離子的自由行程是它們和氣體分子發(fā)生碰撞時的行程電子的平均自由行程要比分子和離子的大得多氣體分子密度越大，其中質(zhì)點的平

3、均自由行程越小。對于同一種氣體，其分子密度和該氣體的密度成正比8自由行程的分布：具有統(tǒng)計性的規(guī)律。質(zhì)點的自由行程大于x的概率為如果起始有n0個質(zhì)點，則其中行過距離x后，尚未被碰撞的質(zhì)點數(shù)（或次數(shù)）n(x)應(yīng)為9一、氣體中帶電質(zhì)點的產(chǎn)生和消失氣體中帶電質(zhì)點的產(chǎn)生（一）氣體分子的電離（1）電子或正離子與氣體分子的碰撞電離（2）各種光輻射（光電離）（3）高溫下氣體中的熱能（熱電離）（4）負離子的形成（二）金屬（陰極）的表面電離10碰撞電離氣體放電中，碰撞電離主要是電子和氣體分子碰撞而引起的在電場作用下，電子被加速而獲得動能

4、。當電子的動能滿足如下條件時，將引起碰撞電離me——電子的質(zhì)量；ve——電子的速度；Wi——氣體分子的電離能。碰撞電離的形成與電場強度和平均自由行程的大小有關(guān)11光電離光輻射引起的氣體分子的電離過程稱為光電離自然界、人為照射、氣體放電過程當氣體分子受到光輻射作用時，如光子能量滿足下面條件，將引起光電離，分解成電子和正離子光輻射能夠引起光電離的臨界波長（即最大波長）為對所有氣體來說，在可見光（400?750nm）的作用下，一般是不能直接發(fā)生光電離的12熱電離因氣體熱狀態(tài)引起的電離過程稱為熱電離氣體分子的平均動能和氣體溫

5、度的關(guān)系為在它們相互碰撞時，就可能引起激勵或電離在高溫下，例如發(fā)生電弧放電時，氣體溫度可達數(shù)千度，氣體分子動能就足以導(dǎo)致發(fā)生明顯的碰撞電離高溫下高能熱輻射光子也能造成氣體的電離13負離子的形成有時電子和氣體分子碰撞非但沒有電離出新電子，反而是碰撞電子附著分子，形成了負離子有些氣體形成負離子時可釋放出能量。這類氣體容易形成負離子，稱為電負性氣體（如氧、氟、氯等）負離子的形成起著阻礙放電的作用14金屬（陰極）的表面電離陰極發(fā)射電子的過程逸出功：金屬的微觀結(jié)構(gòu)、金屬表面狀態(tài)金屬表面電離有多種方式，即可有多種方法供給電子逸出

6、金屬所需的能量（1）正離子碰撞陰極正離子碰撞陰極時使電子逸出金屬（傳遞的能量要大于逸出功）。逸出的電子有一個和正離子結(jié)合成為原子，其余的成為自由電子。因此正離子必須碰撞出一個以上電子時才能出現(xiàn)自由電子15（2）光電效應(yīng)金屬表面受到光的照射，當光子的能量大于逸出功時，金屬表面放射出電子（3）強場發(fā)射（冷發(fā)射）當陰極附近所加外電場足夠強時，使陰極發(fā)射出電子（4）熱電子發(fā)射當陰極被加熱到很高溫度時，其中的電子獲得巨大動能，逸出金屬16一、氣體中帶電質(zhì)點的產(chǎn)生和消失氣體中帶電質(zhì)點的消失（一）電場作用下氣體中帶電質(zhì)點的運動（二

7、）帶電質(zhì)點的擴散（三）帶電質(zhì)點的復(fù)合17電場作用下氣體中帶電質(zhì)點的運動帶電質(zhì)點產(chǎn)生以后，在外電場作用下將作定向運動，形成電流在氣體放電空間，帶電質(zhì)點在一定的電場強度下運動達到某種穩(wěn)定狀態(tài)，保持平均速度，即上述的帶電質(zhì)點的驅(qū)引速度b——遷移率電子遷移率比離子遷移率大得多，即使在很弱的電場中，電子遷移率也隨場強而變18帶電質(zhì)點的擴散帶電質(zhì)點的擴散和氣體分子的擴散一樣，都是由于熱運動造成，帶電質(zhì)點的擴散規(guī)律和氣體的擴散規(guī)律也是相似的氣體中帶電質(zhì)點的擴散和氣體狀態(tài)有關(guān)，氣體壓力越高或者溫度越低，擴散過程也就越弱電子的質(zhì)量遠小

8、于離子，所以電子的熱運動速度很高，它在熱運動中受到的碰撞也較少，因此，電子的擴散過程比離子的要強得多19帶電質(zhì)點的復(fù)合正離子和負離子或電子相遇，發(fā)生電荷的傳遞而互相中和、還原為分子的過程在帶電質(zhì)點的復(fù)合過程中會發(fā)生光輻射，這種光輻射在一定條件下又可能成為導(dǎo)致電離的因素正、負離子間的復(fù)合概率要比離子和電子間的復(fù)合概率大得多。通常放電過程中離子間的