气体放电物理知识要点总结2014-6-6..docxVIP

气体放电物理知识要点总结气体放电过程中一般存在六种基本粒子：电子，正离子，负离子，光子，基态原子（或分子），激发态原子（或分子）。光子能量,其中为光的频率，h为普朗克常数。原子能量由原子内部所有粒子共同决定，通常人们感兴趣的是原子最外层电子即价电子，因为气体放电过程主要是由最外层电子参加的。原子通常处于稳定的能级，成为基态（基态能量E1），当价电子从外界获得额外能量时，它可以跳跃到更高能级，此时原子处于激发态（激发态能量E2），电子处于激发态的时间很短，然后会跃迁到基态或低激发态，并以光子形式释放出能量（）。当电子获得的能量超过电离能时，电子就与原子完全脱离而成为自由电子，原子变为正离子。正离子也可被电离，负离子是电子附着到某些原子或分子上而形成的。负离子的能量等于原子或分子的基态能量加上电子的亲和能。气体放电中的带电粒子是电子和各种离子（正离子和负离子）。每种离子都将影响气体放电的电特性，电子的作用通常占主导地位。波数等于波长的倒数，表示在真空中每厘米的波长个数。即6. 原子所处的状态取决于其核外电子的运动状态，可用四个量子数来描述。主量子数n(n=1,2,3…), 它是由电子轨道主轴的尺寸决定；轨道角量子数l，(l=0,1,2,3…n-1),它是由椭圆轨道的短轴和长轴之比决定。轨道磁量子数ml,其取值范围为，它是由轨道相对于磁场的位置决定的；自旋磁量子数.7．在光谱中，将电子组态用规定的符号来标志，轨道角量子数用字母s,p,d,f等表示，相应的l值分别为0，1，2，3等。电子组态所形成的原子态符号可以表示为第二章.气体放电的基本物理过程1．带电离子的产生方式：碰撞电离，光电离，热电离，金属表面电离2．电子与原子碰撞时，若碰撞不引起原子内部的变化，这种碰撞称为弹性碰撞，若电子能量足够大，电子与原子碰撞后，可引起原子内部发生变化，即引起原子的激发或电离，这种碰撞称为非弹性碰撞。碰撞激发：若电子动能比原子的电离能小，但比原子激发能大，则电子与原子碰撞时，可使得原子激发。碰撞电离：若电子动能比原子的电离能大很多，那么在非弹性碰撞之后，除了电子传递给原子一部分能量外，仍保留一部分动能，它以较低速度继续运动，并且原子被电离释放出一个电子。分级电离：若被激发的原子再次与电子碰撞，那么电子的动能也可传递给激发态原子，使之电离。光电离：当光子的能量大于原子的电离能时，它就会发生光电离。热电离：对气体粒子体系加热，温度较高时，快速运动粒子的数目增大，这些高能运动粒子之间的相互作用可使它们的动能转化为它们的势能，于是气体粒子被激发或电离，即热激发或热电离。3.电离度：电离气体中电子或离子的浓度与中性气体原子原来的浓度之比。4.气体平均自由程：相继两次碰撞之间的平均距离。平均自由程与气体的粒子数密度成反比，与碰撞截面成反比。5.碰撞时的能量转移。当弹性碰撞发生在电子与重粒子（原子或者离子）之间时，电子只给粒子很少一部分能量，而在非弹性碰撞中，电子与重粒子碰撞时可能交出全部能量，变为重粒子的势能，使重粒子激发或电离，而在重粒子之间碰撞时，重粒子只交出动能的一半来激发或者电离其它重粒子，其效率比电子低得多。6.带电粒子在气体中的运动形式：（1）热运动（在无场空间里，与中性粒子的热运动相同），自由程反映粒子间的碰撞概率。自由程分布函数n=n0exp(-x/)，（2）扩散运动：由于气体分子空间浓度的不均匀而在浓度梯度作用下靠杂乱无章的热运动而导致的结果。扩散系数表征粒子的流量速率与其浓度梯度之间的比例系数。D=(3)带电粒子的漂移运动（在有电场的情况下发生）：离子的漂移运动，电子的漂移运动，带电粒子的双极性扩散运动7．迁移率：用单位强度电场作用下的粒子漂移速度来表征它的运动状态。8.带电粒子的消失（或者复合）两种途径：空间复合或扩散到电极及器壁上再复合。复合是电离的逆过程。放电空间的复合主要是电子与正离子的复合，称为电子复合，正离子与负离子的复合，称为离子复合。电子复合又包括辐射复合，离解复合和双电子的复合的两体过程及三体复合。第三章气体放电等离子体概论1．物质存在的四种状态：固态，液态，气态，等离子体态。2．在一定温度和压力下，物质的存在状态取决于构成物质的分子间力和无规则热运动这两种对立因素的相互作用。或者说取决于分子间的结合能与其热运动的竞争。3．等离子体定义：包含足够多的电荷数量近似相等的正，负带电粒子的物质聚集状态。4.1928年朗缪尔等人引入等离子体概念，1879年克鲁克斯把放电管中物质的状态称为物质的第四态。5。组成等离子体的基本成分是：电子，离子和中性粒子。等离子体在宏观上保持电中性。6．等离子体特征：气体高度电离，等离子体内带正电荷带负电的粒子浓度近似相等，具有导体的特征，等离子体具有振荡特性；等离子体具有加热气体特征（高温）。7．等离