气体放电的物理过程—均匀电场中气体击穿.ppt

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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。
问题的提出:
1、气隙中带电粒子是如何形成的?
2、气隙中的导电通道是如何形成的?
3、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:
1、电子平均自由行程
2、激励
3、电离(碰撞电离、光电离、热电离、阴极的表面电离)
4、复合
5、电子崩
二、自持与非自持放电
三、自持放电条件
一、名词解释:
电子平均自由行程
一个电子在与气体分子相邻两次碰撞之间自由地通过的平均行程。与气体分子的大小和密度有关。
2、激励
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。高于正常状态的能级均称为激励能级。
激励状态存在的时间很短(大致为10-8s),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(光子)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束而成为自由电子。
3、电离
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,这一现象称为电离
原子被分解成两种带电粒子—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。
电离形式:
1)、碰撞电离
在电场作用下,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:
me——电子的质量,
ve——电子的速度;
Wi——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
2)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,将引起光电离,分解成电子和正离子:
h—普朗克常数h=-27尔格·秒。
—频率(光是频率不同的电磁辐射,也具有
粒子性,称为光子)
导致气体光电离的光子可以由自然界(如空中的紫外线、宇宙射线等)或人为照射(如紫外线、x射线等)提供,也可以由气体放电过程本身产生。
3)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:
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。
均匀电场中气体击穿的发展过程
气体击穿的两个基本理论:
一、汤逊理论(巴申定律)
二、流注理论