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    空心陰極放電的產生和主要特征【實驗室設備定制公司】

    2021-04-16 16:32:54

           空心陰極放電又稱史丘勒(Schuler)放電,是一種特殊形式的輝光放電。實驗室設備定制公司最早它用于光譜光源,后來發展成為一種很有用的激光放電。它具有工作氣壓高,維持電壓低,粒子數反轉濃度大等優點,故特別適用于金屬蒸汽離子激光系統。

           正常輝光放電陰極暗區中的電子運動狀態像垂直于陰極表面的一組平行電子束。如果把陰極制成圓筒形,即所謂空心陰極,則電子束將彼此匯合,使負輝光并和在一起,發光更明亮并且更均勻。隨著放電電流密度的增加,往往陰極位降減小,陰極發熱一般也不厲害。這與反常輝光放電的情況不完全相同。實驗室設備定制公司反常輝光放電是在陰極位降升高,陰極發熱嚴重的情況下發生的。因此,空心陰極放電是一種特殊形式的輝光放電,它既不同于一般的正常輝光放電,也不同于反常的輝光放電。

           空心陰極放電燈額特性試驗裝置如圖所示。

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           放電管的陰極是由兩個距離可變的平行鉬電極組成,陽極是一個直徑較大的圓環A,管內充以133Pa的氖氣,兩個陰極C1和C2之間的間距d較大時,A和C1、C2之間都產生正常的輝光放電,兩者之間的放電互不影響。但當d縮小到一定距離時,原來互不想干的負輝區就并和在了一起,發生空心陰極放電燈額現象。

           由于空心陰極放電的陰極位降比反常輝光放電的陰極位降小得多,因此放電電流密度的增加并不完全依靠正離子轟擊陰極所引起的次級電子發射來實現,而是依靠電子在陰極間來回振蕩和紫外光子以及壓穩原子轟擊陰極所引起的次級電子發射。若電子在C1A放電空間內受到電場的加速作用,進入C2A空間將受到電場的減速作用,使電子在C1和C2間來回振蕩,導致電子與氣體原子之間的碰撞次數增加,電離效率大大提高。實驗室設備定制公司兩個陰極間的距離很小,合并的負輝區中產生的紫外光子和亞穩原子,很容易落到兩個陰極上面引起次級電子發射,使陰極發射增大。在同樣的陰極位降下,電流密度就可以大大增加。當然,這并不等于說兩個陰極間的距離越小,電流密度就越大。事實上,當距離d過分小時,電流密度不但不會繼續增加,反而下降到零,這是因為提供電子雪崩的空間太小了。

           典型的空心陰極燈原理結構如下圖所示。

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           在空心陰極放電管中,正離子比較強烈地轟擊陰極表面使其濺射。從陰極濺射出來的金屬粒子,可能參與放電過程中的額各種作用。因此在空心陰極放電管中,除工作氣體的譜線外,也伴隨著出現陰極材料的譜線,這是空心陰極放電的另一個特點??招年帢O原子光譜燈就是利用這一原理制成的。如圖中空心陰極燈中,陽極引線與陰極外表面被絕緣物覆蓋,放電只能發生在陰極筒內表面。強烈濺射使陰極物質變成為蒸汽狀態,并被濃度很大的電子激發而產生原子光譜。

           產生正??招年帢O放電的條件:

          ①.一定氣壓下,空心圓筒陰極的半徑必須大于陰極暗區的厚度;

           ②.圓筒陰極的長度與直徑比值大于7。

           空心陰極放電的主要特征:

           ①.在相同氣體,相同氣壓條件下,空心陰極放電的電流密度比正常輝光放電的高約1~3個數量級,二者的管壓降相差不是很多。

           ②.在氣體狀況和陰極材料相同的條件下,當陰極電流密度明顯大于正常輝光放電時,空心陰極放電的管壓降仍然與正常陰極位降值接近;

          ③.空心陰極放電主要的發光區是負輝區,區中有快速電子群、中速電子群、慢速電子群。研究表明,電子能量分布情況非常適于激勵金屬蒸汽離子激光系統;

           ④.空心陰極放電的陰極濺射雖然比同樣電流密度的反常輝光放電的要小得多,但是實驗室設備定制公司要比相同氣體和陰極材料的正常輝光放電的陰極濺射激烈得多。


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