史永胜4_气体放电基础.ppt

彩色等离子体显示;气体放电中的基本粒子： ? 基态原子（或分子） ? 电子 ?e＝1/2mve2，典型密度为1016~1020/m3. ? 激发态原子(或分子) ? 正离子和负离子 ? 光子 ??＝h?;基本粒子间的相互作用 ? 弹性碰撞 参与碰撞的粒子的运动速度和方向发生变化，而位能不发生变化。 ;? 非弹性碰撞 使参与碰撞的粒子间发生了位能的变化。 ? 第一类非弹性碰撞：导致粒子体系位能增加。 如 He+e(快速） He*+e（慢速） ? 第二类非弹性碰撞：导致粒子体系位能减小。 如 He* +e(慢速） He+e（快速） ;内能的最大值;气体放电物理基础;;气体放电物理基础;气体放电物理基础;气体放电物理基础;气体放电物理基础;;? 原子和离子与气体原子碰撞致激发和电离;? 光致激发和光致电离;气体放电物理基础;气体放电物理基础;气体放电物理基础;气体放电物理基础;气体原子的激发转移和消电离 气体粒子的激发转移和消电离是气体粒子的激发和电离的逆过程，这些基本过程属于重粒子间的第二类非弹性碰撞。;2．带电粒子的复合;气体放电物理基础;气体放电物理基础;3. 带电粒子的电荷转移;带电粒子在气体中的运动;气体放电物理基础;;气体放电物理基础;气体放电物理基础;气体放电物理基础;气体放电物理基础;气体放电物理基础;气体放电物理基础;带电粒子的双极性扩散运动;气体放电物理基础; 为了描述气体放电中的电离现象，汤生提出了三种电离过程，并引出三个对应的电离系数： （1） 汤生第一电离系数—α系数。它是指每个电子在沿电场反方向运行单位距离的过程中，与气体原子发生碰撞电离的次数。;（2）汤生第二电离系数—β系数。它是指一个正离子沿电场方向运行单位路程所产生的碰撞电离次数。 （3） 汤生第三电离系数—?系数。它是指每个正离子打上阴极表面时，产生的二次电子发射数。; 当一个电子由阴极方向进入dx层，则在dx层中将产生αdx个电子。如果在x处，单位时间通过单位面积的电子数为n，则经过dx层后，新产生的电子数为nαdx，; 如极间距离为d，则到达阳极的电子数; 假定n0是外界电离???，它的大小不随时间变化。把它看成第一周期从阴极发射的电子。到了第二周期阴极单位时间、单位面积发射的它于数等于 。 令 依次类推，可以写出第三、第四、……周期、阴极单位时间、单位面积发射的电子数以及到达阳极的电子数。经过无限周期以后，到达阳极的电子数为 其极限值为 ;电子繁流过程中，阴极发出的电子数和到达阳极的电子数;相应的电子流密度为; 定量分析?与场强 和气压P关系时的近似假设： (1)电场较强，电子在气体中以定向运动为主，忽略乱向热运动； (2)电子和气体原子每次磁撞后，沿电场方向的初速度为零； (3)电子在一个自由程中从电场获得能量E＝e??e，只要e??e ?eUi，则电离几率为1；如果e??e＜eUi，电离几率为零。; 确 根据假设(2)和(3)，当电子在一个自由程中获得的能量e??e等于或大于原子电离能eUi时，就一定产生电离碰撞。即当电子在两次碰撞间的自由程满足;将式(11)代入式(9)，得;几种气体的巴邢曲线 ;据式(13);因而 ;帕邢定律的物理意义： 电子从阴极到阳极全部路程d内，所产生的总碰撞次数为;存在Ub的物理解释： 当p不变，而d由小增大时，E变小，?变小，但?d的乘积可能增大也可能减小，因此存在最佳放电状态。 当d不变，而p增大时，电子在一个自由程中获得的能量减小，电离几率下降，这对放电不利；但另一方面电子在极间碰撞总数增大，这对放电发展有利，因此也存在最佳放电状态。 当pd乘积从小到大发生变化时，一方面因碰撞次数增多，有利于放电发展；另一方面，因电子在一个自由程中获得能量减小，不利于放电的发展。综合两方面的影响因素，存在最小着火电压。;汤生放电理论的缺陷：;罗果夫斯基的空间电荷理论;气体放电物理基础;影响气体放电着火电压的因素 ;? 气体种类和成分的影响 ?值和击穿电压Ub值，都与气体的性质(种类和气压)有关，并主要由电子与一定气体粒子发生碰撞的过程来决定。 —气体的电离电位对击穿电位的影响是另一个重要的因素，在其他条件不变的情况下，通常电离电位越大的气体，它的击穿电位就越大。 —如果碰撞时电子还未达到足以使气体电离的速度，电子与这种气体粒子碰撞损失的平均能量较大，那么这种气