Условие возникновения самостоятельного разряда

Таунсендом были введены три коэффициента для описания процесса нарастания электронных лавин: α – коэффициент объемной ионизации газа электронами, равный количеству актов ионизации, производимых одним электроном на единице пути к аноду; β– коэффициент объемной ионизации газа положительными ионами, равный количеству актов ионизации, производимых одним положительным ионом на единице пути к катоду; γ -коэффициент, характеризующий количество электронов, вылетающих с катода в результате попадания на него положительных ионов (так называемые γ - процессы на катоде). Если ось х направить вдоль разрядного промежутка от катода к аноду, то увеличение потока электронов на пути dx за счет актов ионизации атомов газа будет равно: dn =α n(x)dx , (1)

где n(x) – количество электронов, проходящих в единицу времени через сечение, расположенное на расстоянии x от катода. В этом случае считается, что создаваемые ионы не искажают существенно электронное поле молекул в промежутке, оно остается однородным, по теории Тома-Энда α=const по всему промежутку. Если то , в точке х₀=0 можно предположить что на катоде электронов n₀, а на все промежутке n. n=n₀ (пришло на анод электронов).

Этого недостаточно для создания сам заряда. Чтобы разряд был сам необходимо чтобы электронные лавины поддерживали сами себя. Для этого достаточно работы β и γ-процессов. Основную роль производства электронов выполняет γ-процесс на катоде. Тома-Энда показал что именно работа этих двух механизмов объемной и поверхностной ионизации позволяют получить сам разряд.

Предположим что мы имеем несам газовый заряд, тогда число вылетевших из катода электронов будет n_1. В результате газового усиления ионизации анода достигнет n_a= n₁e^αd электронов.

Число новых электронов которые возникнут в лавине (n_a- n₁)= n₁(e^αd-1). Именно таким и будет число + ионов. Эти + ионы бомбардируя катод, выбьют кол-во электронов(вторичных) которое равно γn₁(e^αd-1). Таким образом число вторичных электронов, выбитых в 1 сек из катода +n₀ дают в сумме n1: n1=γn1(e^αd-1)+n_0, n1= . n_а= кол-во электронов на аноде.

В условиях возникновения сам разряда будет неограниченно возрастание n_a для сколь угодно малого n0, это выполняется когда знаменатель равен нулю. То есть условие возникновения сам разряда.

Тлеющий разряд – самостоятельный разряд, в котором катод испускает электроны вследствие бомбардировки его + ионами и фотонами. Характерной чертой тлеющего разряда является большая величина падения потенциала вблизи катода, составляющая 100 В и выше. Место тлеющего разряда среди других типов разряда можно представить с помощью рис

1-темное астоново пространство 2- катодное свечение 3- катодное темное пространство 4- отрицательное свечение 5-темное фарадеево пространство(здесь заканчивается катодная часть) 6- положительный столб 7- анодное темное пространство 8- анодное свечение.

1) электрон вылетевшие из катода обладает малой энергией не достаточной для ионизации(не способны возбуждать атомы или молекулы). 2)Проходя этот слой электрон набирает энергию в катодном свечении, электрон сталкивается с атомами и молекулами, но ионизация не происходит, а только возбуждение.

3) Происходит ионизация и нарастает лавина электронов. Созданные + ионы, которые попадают на катод могут обеспечить сам разряд.

4)это область где происходит рекомбинация электронов с + ионами и вследствие переходов возбужденных атомов на нижние энергетические уровни.

5)область, в которую не долетают электроны из электронных лавин. Катодная часть обеспечивает поддержку сам разрядов.

6) Столб выполняет роль проводника, соединяющего анод с катодными частями разряда. Свечение положительного столба вызвано переходом возбужденных молекул в ос­новное состояние. Молекулы разных газов испускают при этом излучение разной длины волны. Поэтому све­чение положительного столба имеет характерный для каждого газа цвет.

7) Вблизи анода имеется узкое темное пространство и анодное свечение. Появление этих частей связано с граничными условиями на аноде. Электроны притягиваются анодом, положительные ионы отталкиваются. Перед анодом образуется отрицательный объемный заряд, вызывающий изменение потенциала порядка потенциала ионизации газа. Если приблизить анод к катоду настолько, что он попадает в фарадеево темное пространство, то анодное падение потенциала исчезает.