气体放电的基本物理过程1PPT教案.pptx

会计学
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气体放电的基本物理过程1
一、带电粒子运动
二、带电粒子的产生
三、负离子的形成
四、带电粒子的消失
带电粒子的产生与消失
一、带电粒子的运动
当气体中存在电场时，粒子进行热运动和沿电场定向运动。
自由行程长度：一个粒子在每两次碰撞间自由地通过的距离。
平均自由行程长度：众多粒子自由行程的平均值。
p：气压 k：波尔兹曼常数
T：气温 r：气体分子半径
大气压和常温下平均自由行程长度数量级为10-5cm 。
一、带电粒子的运动
带电粒子的迁移率：带电粒子在单位场强（1V/m)下沿电场方向的漂移速度。
电子的迁移率远大于离子的迁移率
扩散：浓度大区域向浓度小区域均匀化扩散分布
气体原子的激发和电离
二、带电粒子的产生
气体原子的激发和电离
电离
外界以某种方式给处于某一能级轨道上的电子施加一定的能量，该电子就可能摆脱原子核的束缚成为自由电子。
电离能
产生游离需要的能量。
激发
电子向高一能级轨道的跃迁。
分级电离
先经过激发再产生游离的过程。
二、带电粒子的产生
二、带电粒子的产生
（1）热电离
×10-23J/K
热力学温度
（2）光电离
×10-34J·s
（3）碰撞电离
W≥Wi(电离能)
×10-23J/K
一些金属的逸出功
金属
逸出功
铝

银

铜

铁

氧化铜

（1）正离子撞击阴极 （2）光电子发射
（3）强场发射 （4）热电子发射
（4）电极表面的电离
三、气体中负离子的形成
电子与气体分子或原子碰撞时，也有可能发生电子附着过程而形成负离子，并释放出能量，称为电子亲合能。电子亲合能的大小可用来衡量原子捕获一个电子的难易，越大则越易形成负离子。
元素
电子亲合能（eV）
电负性值
F


Cl


Br


I


负离子的形成使自由电子数减少，因而对放电发展起抑制作用。SF6气体含F，其分子俘获电子的能力很强，属强电负性气体，因而具有很高的电气强度。
四、带电粒子的消失
（1）带电粒子的扩散
带电粒子从浓度较大的区域向浓度较小的区域的移动，从而使浓度变得均匀的过程，称为带电粒子的扩散。电子的热运动速度高、自由行程大，所以其扩散比离子的扩散快得多。
（2）带电粒子的复合
带异号电荷的粒子相遇，发生电荷的传递和中和而还原为中性粒子的过程，称为复合。带电粒子复合时会以光辐射的形式将电离时获得的能量释放出来，这种光辐射在一定条件下能导致间隙中其他中性原子或分子的电离。带电粒子的复合率与正、负电荷的浓度有关，浓度越大则复合率越高。