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    實驗室設備定制公司的氣體放電的分類

    2021-03-11 10:54:44

           在不同物理條件下,由于占主導地位的基本物理過程不同,會產生不同的氣體放電現象。為了對各種放電的形式有初步的了解,先來分析氣體放電的伏—安特性,實驗室設備定制公司是放電管電流隨著放電管極間電壓變化的關系曲線。

    實驗室設備定制公司 

        上圖是一個典型的放電伏—安特性曲線。其中圖上方給出了測量的原理圖。這個特性曲線會隨其它放電參量的變化而變化,但對大多數情況是適用的。

        從圖中可見,當極間的外電壓慢慢增加時,用靈敏檢流計可以檢測到電極間有微弱電流通過,最小可測的電流是10-16A,這種電流是無規則脈沖式的。如果在電極間另外增加一些電子源(例如光照陰極產生光電子發射),則特性曲線會向右移動。隨著極間電壓的增加,空間電荷可以被完全移上電極,所以電流趨向飽和,電流可以增加到10-14A,這部分電流也可能是由間歇輻射引起的,此時放電電流也將是間歇性質的。氣體放電的這特性已被應用與測量核輻射強度,G-M管(蓋格和繆勒計數管)就是利用了這個特性,故放電的這個區域被稱為蓋勒區。

        隨著放電電壓的繼續增加,由于次級電離,實驗室設備定制公司放電電流先是緩慢增加,后來卻按指數增加。在這個范圍內放電電流可以增加108倍,而放電電壓幾乎沒有增加。這種突變性的過渡,稱之為氣體擊穿,對應的電壓叫做擊穿電壓。氣體擊穿時,放電電流的增加與外接電離源無關,放電可以靠自身來維持。換而言之,這時的放電已經從原來的非自持性放電過渡到了支持放電。放電的這部分區域屬于湯生放電范圍。

        如果改變外回路的電阻繼續增加放電電流,放電間隙上的電壓反而會降低,并一直下降到某一個穩定的電壓值。這里存在著一個從湯生放電經過電暈放電、亞輝光放電向輝光放電區域過渡的過程。在這以后,放電電流又隨著電壓指數式地增加了,這個區域稱之為反常輝光放電區域。

        當再繼續增加放電電流時,放電將過渡到一種具有負特性的弧光放電區域?;」夥烹姷恼鶇^為高能量的等離子體區,它發射著強烈的輻射。

        由上述的氣體放電的伏-安特性曲線可見,其曲線的各段代表了不同的放電形式,當然此放電特性曲線并不能代表所有的放電形式,例如除上述放電形式之外,還有火花放電、低頻交流放電、脈沖放電和高頻微波放電等等。

        氣體放電的形式很多,分類的方法有很多種。實驗室設備定制公司可以按維持放電是否必須有外界電離源把放電分為非自持放電和自持放電;可按放電參量是否隨時間變化分為穩態放電和非穩態放電;可以根據陰極的工作方式分為冷陰極放電和熱陰極放電;可按工作氣體的高低分為低氣壓放電和高氣壓放電以及超高氣壓放電;此外還可以根據工作氣體的種類來分類。

        對上述各種放電的研究已經發展了各自的物理模型及相應的放電理論,但目前現有的每一種理論還只能或多或少地反映某種放電形式在一定放電條件下的實際情況。因此我們可以從每種理論使用范圍的考慮對放電進行分類,如下表所示。這種放電的分類是以哪一種基本過程占優勢以及電子電離在放電中的運動特點為依據的??臻g電荷的存在與否也會顯著地改變放電的性質,所以在分類時也列出了空間電荷的特點和作用。

    放電的類型和區域

    放電空間的基本過程

    空間電荷的特點和作用

    真空放電

    不發生帶電粒子與中性原子碰撞的基本過程,放電電流靠真空中電子的運動維持。

    在放電電流未達到飽和值前,電流強度受空間電荷限制。

    無聲放電

    ①.電荷通過空氣泄漏

    ②.氣體中的無聲非自持放電

    ③.電暈放電的遷移區

    氣體的空間電荷只依賴外界電離因素或僅靠從其它方面進入給定區域的粒子來維持。

    在①②情況中空間電荷不起作用。在③情況下空間電荷限制放電電流和決定起暈層中的發生的現象。

    雪崩放電

    ①.非自持湯生放電

    ②.湯生放電的陽極區

    ③.生放電和輝光放電的過渡形式

    ④.光放電和電弧放電間過渡形式中的陰極區

    電子與原子碰撞使原子激發(直接激發和逐級激發)和電離,以致放電中電子能雪崩式發展,在整個放電間隙里幾乎均勻充滿著空間電荷粒子間的第二類非彈性碰撞。

    在①中空間電荷幾乎不起作用。

    在中空間電荷決定了發光的區域和放電中電場的分布。

    脈沖流光放電

    各種火花放電和脈沖放電的初始階段

    在放電空間,電子與原子碰撞產生的直接、逐級電離和激發過程與光致電離過程迅速交替相互作用,這樣會引起空間或流光中的氣體傳播開來,并且當放電空間產生畸變電場時,會產生高度電離火花通道。

    有個別雪崩和流光中的體積電荷所形成的電場在放電中起著重要作用。

    非等溫等離子體

    ①.輝光放電正柱等離子體

    ②.低氣壓電弧放電正柱等離子體

    ③.具有外電極或內電極的高頻放電正柱等離子體

    ④.環狀無極正柱等離子體

    電子和離子無規則熱運動超過了它們的定向運動。電離柱主要由快速電子與氣體分子碰撞發生。正負電荷密度相等,電子的平均能量遠大于中性氣體分子的平均能量。電子與氣體分子碰撞損失的能量靠電子兩次碰撞間從放電電場獲得的能量來補償。

    放電空間正負電荷數目近似相等,在器壁上的表面電荷形成徑向的附加電場。

    等溫等離子體

    ①.高氣壓電弧放電正柱等離子體

    ②.超高壓強下的極細弧柱等離子體

    ③.在火花放電較晚時期的火花通道等離子體

    ④.脈沖放電微波加熱等離子體

    電子和離子無規則熱運動超過了它們的定向運動。放電空間中的過程主要取決于放電氣體的溫度。離子束的平衡靠熱平衡來維持,熱電離決定于放電截面上放電的熱量。

    正負電荷密度相等。

    整個放電空間均勻,而且等溫。電子的平均能量等于中性氣體分子的能量

    沿放點軸,正負電荷互相抵消。在放電空間中空間電荷會形成徑向電場。

     


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