气体放电的物理过程—均匀电场中气体击穿.ppt

气体放电的物理过程气体放电的物理过程和气体放电理论和气体放电理论气体放电过程: 气体放电过程: 在电场作用下,气隙中带电粒子的形成和运动过程。在电场作用下,气隙中带电粒子的形成和运动过程。问题的提出: 问题的提出: 1 1、气隙中带电粒子是如何形成的? 、气隙中带电粒子是如何形成的? 2 2、气隙中的导电通道是如何形成的? 、气隙中的导电通道是如何形成的? 3 3、气隙中导电通道形成后是如何维持持续放电的? 、气隙中导电通道形成后是如何维持持续放电的? 一、名词解释: 一、名词解释: 1 1、电子平均自由行程、电子平均自由行程 2 2、激励、激励 3 3、电离(碰撞电离、光电离、热电离、阴极的表面电离) 、电离(碰撞电离、光电离、热电离、阴极的表面电离) 4 4、复合、复合 5 5、电子崩、电子崩二、自持与非自持放电二、自持与非自持放电三、自持放电条件三、自持放电条件一、名词解释: 一、名词解释: 1. 。与气体分子的大小和密度有关。过的平均行程。与气体分子的大小和密度有关。? 2 2 、激励、激励原子在外界因素作用下,其电子从处在距原子核原子在外界因素作用下,其电子从处在距原子核较近的低能态轨道跃迁到离核较远的较高能态的轨较近的低能态轨道跃迁到离核较远的较高能态的轨道,这个过程称为激励。道,这个过程称为激励。该原子称为激励状态的原子。高于正常状态的能该原子称为激励状态的原子。高于正常状态的能级均称为激励能级。级均称为激励能级。激励状态存在的时间很短激励状态存在的时间很短( (大致为大致为 10 10 -8 -8s) s),电子将自动返回常,电子将自动返回常态轨道上,这时产生激励时所吸收的外加能量将以辐射能态轨道上,这时产生激励时所吸收的外加能量将以辐射能( (光光子子) )的形式放出。的形式放出。如果原子获得的外加能量足够大,其电子将摆脱原子核的约如果原子获得的外加能量足够大,其电子将摆脱原子核的约束而成为束而成为自由电子自由电子。。 3 3、电离、电离??原子在外界因素作用下,其电子受到激励摆脱原子原子在外界因素作用下,其电子受到激励摆脱原子核的约束而成为自由电子核的约束而成为自由电子, ,这一现象称为电离这一现象称为电离??原子被分解成两种带电粒子原子被分解成两种带电粒子——电子和正离子电子和正离子??使电子电离出来所需的最小能量称为电离能。使电子电离出来所需的最小能量称为电离能。电离形式: 电离形式: 1 1)、碰撞电离)、碰撞电离碰撞电离主要是电子和气体分子碰撞而引起的, 碰撞电离主要是电子和气体分子碰撞而引起的, 在在电场作用下,电子被加速而获得动能。当电子的动能电场作用下,电子被加速而获得动能。当电子的动能满足如下条件时,将引起碰掩电离: 满足如下条件时,将引起碰掩电离: m m e e————电子的质量, 电子的质量, v v e e————电子的速度; 电子的速度; W W i i————气体分子的电离能气体分子的电离能。。碰撞电离的形成与电场强度和平均自由行程的大小有关碰撞电离的形成与电场强度和平均自由行程的大小有关 ieeW vm? 22 1 2 2)光电离)光电离当气体分子受到光辐射时,如光子能量满足下面条件, 当气体分子受到光辐射时,如光子能量满足下面条件, 将引起光电离,分解成电子和正离子: 将引起光电离,分解成电子和正离子: h h ——普朗克常数普朗克常数 h h= = x 10 x 10 -27 -27焦耳焦耳/ /秒。秒。——频率(光是频率不同的电磁辐射,也具有频率(光是频率不同的电磁辐射,也具有粒子性,称为光子) 粒子性,称为光子) 导致气体光电离的光子可以由自然界(如空中的紫导致气体光电离的光子可以由自然界(如空中的紫外线、宇宙射线等)或人为照射(如紫外线、外线、宇宙射线等)或人为照射(如紫外线、 x x 射线射线等)提供,也可以由气体放电过程本身产生。等)提供,也可以由气体放电过程本身产生。 iW h??? 3 3)热电离)热电离一切因气体热状态引起的电离过程称为热电离。一切因气体热状态引起的电离过程称为热电离。包括: 包括: ??随着温度升高气体分子动能增加引起的碰撞电离, 随着温度升高气体分子动能增加引起的碰撞电离, ??高温下高能热辐射光子引起的光电离。高温下高能热辐射光子引起的光电离。 4 4)金属)金属( (阴极阴极) )的表面电离: 的表面电离: a a、正离子碰撞阴极、正离子碰撞阴极正离子碰撞阴极时使电子逸出金属(传递的能量要大于逸出正离子碰撞阴极时使电子逸出金属(传递的能量要大于逸出功)。