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    實驗室設備定制公司對輝光放電陰極區的性質和陰極濺射的研究

    2021-04-08 17:00:19

           實驗室設備定制公司輝光放電的陰極區主要由陰極暗區、陰極輝區和法拉第暗區組成,其中電荷密度和電流密度的分布可從下圖看出。

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           由于陰極發射電子,陰極附近的電子密度比較大,但在那里電子的速度還比較小。因此,在陰極處電子流的密度還是比較小的。從陰極暗區到達陰極的電流幾乎完全是正離子的貢獻,所以陰極暗區實際上正離子濃度大的區域。根據泊松方程,可以看出,正是運動緩慢的正離子的大濃度,在那里形成了很大的陰極位降。

           在陰極暗區靠陽極的一邊,電流的主要部分是由陰極位降加速的電子提供的,單子密度的迅速增加使負輝區中的正負電荷相等,以致電位趨近較大值,電場很小。實驗室設備定制公司在這區域里電子和離子密度可以高達1017/m3,該數值相當于正柱中的10~100倍。

           在法拉第暗區,電子經負輝區的大量碰撞,其能量變得很小,激發和電離的作用也很弱,因此該區域中的發光強度和帶電粒子的密度都很低。

           在討論輝光放電的特性時,必須區別兩種情況——正常輝光與反常輝光。這兩種輝光的根本區別在于陰極位降的正常與否。在正常輝光放電中,放電電流只從陰極表面的一部分流過,隨著放電電流的增加,陰極被放電電流覆蓋的面積也增加,兩者成正比關系,這時陰極位降基本上與放電電流和氣壓無關。當放電電流大于某一數值時,這時放電蓋滿了整個陰極表面,隨后電流密度和陰極位將都在增加,這樣的輝光叫反常輝光放電,這種放電的陰極位降叫反常陰極位降。

           陰極位降是輝光放電的一個重要參量,它是陰極與負輝區之間的電位差,它與陰極上的γ過程密切相關,因此陰極位降數值與氣體種類尤其是與電極材料性質關系很大。

           從前面的討論可以知道,輝光放電過程中,方管的陰極承受著正離子的強烈轟擊。這將造成陰極表面不斷被侵蝕,結果是陰極的金屬粒子從陰極表面濺射出來,沉淀到附近的放電管壁上,而使之發黑,這種現象稱之為陰極的濺射。陰極濺射是放電燈中經常碰到的麻煩現象,當放電電流密度很大時,較大的金屬粒子會從金屬表面上脫落下來,因而濺射得更加劇烈,在有些地方甚至會使得陰極表面凸凹不平。

           根據試驗觀察,可以把陰極濺射的一般規律總結如下:

           ①.被濺射的粒子由陰極表面以直線形式,向所有可能的方向飛出,實驗室設備定制公司這些粒子主要是中性原子,假使在離陰極不遠的地方安裝一個小的擋屏,那么在它后面的濺射層上將形成一個重復著擋屏輪廓的陰影。在氣壓很低或陰極位降很大時這現象將特別顯著;

           ②.當盡量增加氣壓和減少陰極位降時,被濺射粒子的運動將越來越具有陰極物質粒子所形成蒸汽擴散運動的特征。隨著自由程的減少,越來越多的粒子會返回陰極。因此當其它條件不變時,氣壓越大,陰極濺射越??;

           ③.撞擊陰極的離子質量越大,陰極濺射越厲害,因此,濺射在重的氣體中比在輕的氣體中利害;

           ④.陰極位降越大,濺射越厲害;

           ⑤.在反常陰極位降下,濺射的金屬量正比于這個陰極位降與某一臨界陰極位降Vcr=500V的差。在正常陰極位降下,這個正比關系并不成立,因而濺射金屬量很小,只有連續長期放電后才出現少量的濺射;

           ⑥.當其它條件不變時,陰極濺射正比于放電電流。假使放電電流密度增加,那么陰極位降也隨之正比增加,濺射的金屬量可近似按照正比于電流密度的平方去計算;

           ⑦.在有些情況下,發生陰極濺射的同時還會發生化學反應,實驗室設備定制公司這將使得上述的一些規律不適用;

           ⑧.各種不同金屬的相對濺射能力不同。


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