йонизация на газ

Начало | За нас | обратна връзка

Лабораторна работа № 2.5

"Изследване на газ да се изпразват от thyratron"

Целта на работата. учебни процеси в газове под несобствен и самостоятелно забавено освобождаване на газове, за изследване на принципа на действие на thyratron, за изграждане характеристики ток-напрежение на thyratron и стартер.

Йонизационен принцип Йонизационните газове. Несобствени на независим газов разряд

Атоми и молекули на газове в нормалните ежедневни условия електрически неутрални, т.е. няма свободни носители заряд, и по този начин, като една пролука вакуум не трябва да провежда електричество. В действителност, газове винаги съдържат определено количество на свободни електрони, положителни и отрицателни йони, и следователно, въпреки че е лошо, но се извършва напр. ток.

носители Свободните зареждане в газа обикновено се образуват чрез изхвърляне на електрони от електрони обвивка на газовите атоми, т.е. в резултат на газ йонизация. Йонизация на газа е резултат от външна енергия на удара: отопление, бомбардиране с частици (с електрони, йони и т.н.), електромагнитна радиация (UV, рентгенова, радиоактивни и т.н.). Когато този газ е в капан между електродите, провеждане на електрическия ток, който се нарича газоразрядна. Йонизиращата фактор на мощността (йонизатор) е броят на двойки противоположно заредени носители на заряд в резултат на йонизация на газ за единица обем за единица време. Заедно с метода на йонизация е обратния процес - рекомбинация. взаимодействие на противоположно заредени частици, в които има електрически неутрални атоми или молекули и излъчват електромагнитни вълни. Ако е необходимо, електрическата проводимост на газ да има външен йонизатор, този разряд се нарича не-себе си. Ако се прилага електрическо поле (EF) е достатъчно голямо, тогава броят на свободните носители зареждане генерирани от йонизация въздействие поради външното поле е достатъчно да поддържа електрически разряд. Тази категория не се нуждае от външен йонизатор, наречена независима.

Разглеждане на волт-амперна характеристика (IV характеристика) на газоразрядни в газ, разположен между електродите (фиг. 1).

Когато несобствен газоразрядни в слабите FL (I) размера на таксите в резултат на йонизация равен на броя на рекомбиниране с всеки други разходи. Благодарение на това динамично равновесие концентрацията на свободните носители такса в газа остава по същество постоянно, а оттам и правото на закона на Ом (1):

където E - електрическо поле; п - концентрация; й - плътност на тока.

и () - съответно на мобилността на положителните и отрицателните таксата превозвачи; <υ> - скорост дрейф насочено движение на заряда.

В високо ЕП (II) насищане ток се наблюдава в газа (I), тъй като всички носители, генерирани от йонизатор, са включени в посоката на изместване, създаване на ток.

По-нататъшно увеличение на областта (III) носители на заряд (електрони и йони), движещи се бързо йонизиране неутрални атоми и молекули на газ (йонизация въздействие), което води до образуване на допълнителни носители зареждане и формира електрон лавина (електрон леки йони и значително ускорено в ЕР) - ток се увеличава плътност (газ умножение). Когато изключване на външен йонизатор поради рекомбинация разряд технологичен газ спира.

По-нататъшно увеличение на ЕРО E> EK (IV) се появява последващо йонизация на атомите и молекулите на газа като електроните вече са ускорени йони ЕП (електрони и "-" - йони (аниони) са на анода "+" - йони (катиони) - към катода). Когато катодът е бомбардирани с положителни йони настъпва йон-електронна емисия (избиване вторични електрони от катода). Наред с това е възбуждане на молекули и йони на прехода на молекулите в земята, спокоен глас състояние с емисия на фотони (части) на светлината - на фотони, които могат да участват в процеса на йонизация на молекули и електрони отдели от катода.

В резултат на тези процеси произвеждат поток от електрони, йони, фотони, броят на частиците увеличава лавина, е рязко увеличение на текущата усилване по същество без VC между електродите. Има отделен газов разряд. Преходът от провали заустване на газ за независим нарича електронна поща. разбивка. и напрежението между електродите. където г - разстоянието между електродите се нарича разбивка напрежение.

За електронна поща. разбивка е необходимо електроните в дължината на своя цикъл време за събиране на кинетична енергия, по-голям от потенциала йонизация на молекулите на газа, а от друга страна, на положителни йони по дължината на своя цикъл време за придобиване на кинетична енергия по-голяма от работа функцията на катод материал. Тъй като средната свободната дължина на пътя зависи от конфигурацията на електродите, разстоянието между тях г и броя на частици за единица обем (и следователно на налягането), след това се контролира запалването на саморазряд може да бъде като смяна разстояние между г електроди в тяхното непроменено конфигурация, и промяна на налягането P. Ако продуктът на Pd да бъдат еднакви по равни други условия, както и естеството на наблюдаваната разбивка трябва да бъдат еднакви. Това заключение е отразено в експериментален закон E (1889). Той. физик Ф. Paschen (1865-1947):

Напрежението на запалване на газоразрядни за дадена стойност на произведенията на налягането на газ от разстоянието между електродите на Pd е константа, характерни за даден газ.

Съществуват няколко вида на саморазряд.

Изпускането сияние се появява при ниско налягане. Ако електродите в стъклена тръба запоени 30-50cm дължина, да направи DC напрежение от няколко стотици волта и постепенно отвеждане на въздуха от тръбата, налягането на 5,3-6,7 кРа при освобождаване под формата на светлинен обиколен червеникаво кабел, простираща се от катода към анода. При допълнително налягане намалява кабел сгъсти, и Ра разряд 13 налягане "е показано схематично на фиг. 2.

Директно прикрепен към катод тънък слой светлинен 1 -katodnaya филм. последвано от 2 - катод тъмно пространство. преминава по-нататък в светлинен слой 3 - нажежен светлина. която има рязка граница от страната на катода постепенно се преодолява от анодната страна. Слоеве 1-3 представляват част от изхвърлянето на катода сияние. За сияние сияние е Фарадей тъмно пространство - 4. Останалата част от тръбата се изпълни с нажежен газ, - положителен полюс - 5.

Потенциални промени неравномерно по тръба (вж. Фиг. 2). Почти всички от пада на напрежение пада върху първите области газоразрядни, включително катод тъмно пространство.

Основни процеси, необходими за поддържане изпълнението възникнат при нейното катод част:

1) положителни йони ускорени от потенциален спад на катод бомбардират катода и прати електрони от тях;

2) електрони се ускоряват в страната на катода и набира достатъчно енергия за йонизиране на газовите молекули и. Тя произвежда много електрони и положителни йони. В луминисценцията е интензивен рекомбинация на електрони и йони, енергията се освобождава, част от които отиват за по-нататъшно йонизация. Проникване на Фарадей тъмно пространство, електрони постепенно се натрупват енергия, така че има условия, необходими за съществуването на плазма (висока степен на йонизация на газ). Положителен полюс е плазмен разряд газ. Той играе ролята на проводник, свързващ анода към катода част. На луминисценцията на положителната колона е причинена главно преходи на възбудени молекули в основното състояние. Молекулите на различни газове излъчват в такива възли с различна дължина на вълната. Ето защо, след блясък има отличителен цвят за всеки газ. Той се използва за производството на светлинен тръби. Неонови тръби дават червен блясък, аргон - синьо-зелено.

дъговия разряд се наблюдава при нормални и повишено налягане. Когато този ток достига десетки или стотици ампери, а напрежението в пропастта пада до няколко десетки волта. Такова освобождаване може да бъде получен от източник на ниско напрежение, ако предварително електродите да обединяват контакта им. На мястото на контактни електроди значително нагрява поради Joule топлина и след отстраняването им от друг става катод електронен източник поради катод емисионен. Основните процеси, поддържани от освобождаването, са катод емисии от катода и топлинна йонизация на молекули, поради високата температура на газа в пространството interelectrode. Почти всички пространство между електрод е изпълнен с плазма с висока температура. Той служи като тръбопровод, през който електрони, излъчвани от катода достигнат анода. Температурата на плазмата е

6000 К. Високата температура на катода се поддържа от своя бомбардиране с положителни йони. На свой ред, анода под влиянието на бързи електрони инцидент върху него от кислород, азот и се нагрява по-силно и дори може да се разтопи и се образува на повърхността на нишата - кратер - най-ярката място на дъгата. Електрическата дъга за първи път е получен през 1802. Български физик В. Петров (1761-1834), който се използва като електроди две парчета въглища. Течният въглеродни електроди се допускат ослепителен луминесценция, но между тях има ярко светещ стълб газ - електрическа дъга. дъговия разряд се използва като източник на ярка светлина в проектори прожекционни инсталации, както и за рязане и заваряване на метали. Има дъга освобождаване от отговорност на студен катод. Електроните се появяват поради поле емисия от катода, температурата на газа е малък. Йонизация на молекули се дължи на електронни удари. Между катод и анод плазмен разряд се случи.

освобождаване Spark настъпва между два електрода на високо напрежение между тях ЕР. Искра скача между електродите, като формата на светло нажежен канал, свързващ два електрода. Газът до искра нагрява до висока температура, има спад на налягането, което води до появата на звукови вълни, характеристика крак.

Sparks предшествани от образуването на газ електрон лавини на. Всяка предшественик е лавина електрон се ускорява в силна VC и произвежда йонизация на молекули. Образуваните електроните от своя страна ускорява и произвежда следващото йонизация настъпва лавина увеличаване на броя на електрони - лавина.

Получените положителни йони не играят съществена роля, защото те са неактивни. Електронни лавина пресичат и образува проводящ канал знаменца на която анода от катода на електроните бърза - разбивка случи.

Един пример за мощен разряд искра може да служи като мълния. Различните части на буреносен облак носят обвинения за различни знаци ( "-" с лице към земята). Ето защо, ако облаците сближават противоположно заредени части, между тях има разбивка искра. Разликата в потенциалите между заредения облака и Земята

освобождаване Spark се използва за откриване на експлозии и горивни процеси (искра в двигатели с вътрешно горене) за откриване на заредени частици в запалителни броячи за третиране на метални повърхности и т.н.

Corona (коронарна), освобождаването настъпва между електроди с различни кривини (един от електродите е тънка тел или ръб). Когато коронен разряд йонизация и възбуждане на молекули не настъпва около пространство между електрод и в близост до върха, когато интензивността е висока и надвишава Eproboya. В тази част от газа свети осветление има формата на корона околната електрода.

Корона, се дължи на действието на атмосферното електричество по върховете на корабните мачти, дървета и т.н. Получих в старото име на огньовете на Свети Елмо. В разгара на устройства напрежение, по-специално за високо напрежение електропроводи корона заустване има отрицателни последици (изтичане на ток). Следователно, захранващи линии проводници са направени от относително дебели проводници за намаляване ЕП близо проводници и премахване на паразитни изтичане. коронен разряд се използва за зареждане на повърхността на диелектрика да се създаде electrets (в този случай те се наричат ​​koronoelektronami) за събиране на прах в утаители в електрография и т.н.

Plasma и неговите свойства

Плазмата се нарича силно йонизиран газ, където концентрацията на положителни и отрицателни заряди е практически идентични. Разграничаване плазма с висока температура. срещащи се при изключително високи температури, и плазмен разряд. възниква по време на освобождаване на газ.

Плазмата има следните свойства:

- висока степен на йонизация в границата - пълна йонизация (електрони отделени от всички ядра);

- концентрация на положителни и отрицателни частици в плазмата е практически идентични;

- силно взаимодействие с електрически и магнитни полета;

- електрон колебания в плазма при висока честота ( "Август 10 Hz), което води до цялостното вибрациите на плазмата;

- едновременно взаимодействие на голям брой частици.

Тези свойства предполагат специално плазма, четвъртото състояние на материята.