气体放电的物理过程1PPT教案.pptx

会计学
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气体放电的物理过程1
2、汤逊理论
只有电子崩过程是不会发生自持放电的。
自持放电，必须初始电子崩消失前产生新的电子（二次电子）来取代外电离因素产生的初始电子。
γ过程：产生二次电子的过程
—电子崩中的正离子在返回阴极时，由于其具有的位能和动能，撞击阴极时引起阴极表面电离，产生 二次电子
—正负离子复合时，以及分子由激励态跃迁回正常态时，所产生的光子到达阴极表面都将引起阴极表面电离，
—统称为γ过程。
γ系数：表面电离系数
—一个正离子撞击阴极表面时产生的二次电子数
推导自持放电条件：
设外界电离因素在阴极表面产生了一个自由电子，此电子到达阳极表面时由于α过程，电子总数增至：
在d行程中，产生总电子数为：
极空间正离子数为 ：
由γ系数的定义，正离子在到达阴极表面时可撞出新电子数为：
这些电子在电极空间的碰撞电离同样又能产生更多的正离子，如此循环下去。
自持放电条件为
一个电子在自己进入阳极后可以由 及 过程在阴极上又产生一个新的替身，从而无需外电离因素放电即可继续进行下去。
外加电场增大到一定程度，才能满足自持放电条件
Townsend放电理论总结：
外界电离因子
当自持放电条件得到满足时，就会形成图解中闭环部分所示的循环不息的状态，放电就能自己维持下去
总结：
将电子崩和阴极上的γ过程作为气体自持放电的决定因素是汤逊理论的基础。
汤逊理论的实质是电子碰撞电离是气体放电的主要原因，二次电子来源于正离子撞击阴极表面使阴极表面逸出电子，逸出电子是维持气体放电的必要条件。
阴极逸出电子能否接替起始电子的作用是自持放电的判据。
1-2 简要论述汤逊放电理论。p49
答: 设外界光电离因素在阴极表面产生了一个自由电子，此电子到达阳极表面时由于过程，电子总数增至eαd个。假设每次电离撞出一个正离子，故电极空间共有（eαd－1）个正离子。这些正离子在电场作用下向阴极运动，并撞击阴极．按照系数的定义，此（ eαd －1）个正离子在到达阴极表面时可撞出γ（ eαd －1）个新电子，则(eαd -1)个正离子撞击阴极表面时，至少能从阴极表面释放出一个有效电子，以弥补原来那个产生电子崩并进入阳极的电子，则放电达到自持放电。即汤逊理论的自持放电条件可表达为γ（ eαd －1）≥1或γeαd ≥1 。
汤逊理论是在低气压pd较小条件下建立起来的，其适用于pd< ·cm（即200cm·mmHg）。 pd过大过小，汤逊理论就不再适用。
pd过小时（极低气压高、距离实际不可能过小）
气体稀薄，密度小，带电质点易扩散，不宜形成局部场强；
λ大d小，γ远大于d，碰撞电离来不及发生
击穿电压似乎应不断上升，但实际上电压U上升到一定程度后，场致发射(强场发射)将导致击穿，汤逊的碰撞电离理论不再适用，击穿电压将不再增加
（2）汤逊理论的适用范围：
———低气压、短间距、均匀电场