04氣體放電的物理基礎(chǔ)2

1、4.1 氣體放電的物理基礎(chǔ)HOME2）氣體粒子的平均自由行程及其分布?xì)怏w粒子的平均自由行程及其分布設(shè)粒子的自由行程大于設(shè)粒子的自由行程大于 x 的概率為的概率為 f(x) 該粒子運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)該粒子運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò) x 距離后，在其后距離后，在其后 dx（dx 200(cm133Pa)后，氣體擊穿機(jī)理將發(fā)生改變，不后，氣體擊穿機(jī)理將發(fā)生改變，不能用湯遜氣體放電理論來(lái)解釋了。能用湯遜氣體放電理論來(lái)解釋了。第十九頁(yè)，編輯于星期一：七點(diǎn) 五十一分。4.1 氣體放電的物理基礎(chǔ)2）流注理論）流注理論 （1）電子崩：）電子崩： 電子和正離子的集合體。電子和正離子的集合體。HOMEN+N-N0 xEexE0 xE+E-E

2、0 xEex 崩頭和崩尾部分的電場(chǎng)強(qiáng)度增大。崩頭和崩尾部分的電場(chǎng)強(qiáng)度增大。 電子崩內(nèi)部的電場(chǎng)被減弱。電子崩內(nèi)部的電場(chǎng)被減弱。當(dāng)外施電場(chǎng)較弱時(shí)，電離不強(qiáng)烈。當(dāng)外施電場(chǎng)較弱時(shí)，電離不強(qiáng)烈。 電子崩經(jīng)過(guò)整個(gè)電極間隙后，電電子崩經(jīng)過(guò)整個(gè)電極間隙后，電子進(jìn)入陽(yáng)極，正離子在陰極上發(fā)生復(fù)子進(jìn)入陽(yáng)極，正離子在陰極上發(fā)生復(fù)合而失去電荷成為中性粒子。合而失去電荷成為中性粒子。電子崩隨之便消失。電子崩隨之便消失。氣體不會(huì)發(fā)生擊穿現(xiàn)象。氣體不會(huì)發(fā)生擊穿現(xiàn)象。第二十頁(yè)，編輯于星期一：七點(diǎn) 五十一分。4.1 氣體放電的物理基礎(chǔ) 外施電場(chǎng)足夠強(qiáng)，達(dá)到了其擊穿場(chǎng)強(qiáng)。外施電場(chǎng)足夠強(qiáng)，達(dá)到了其擊穿場(chǎng)強(qiáng)。HOME電子崩頭部開始形成

3、流注。電子崩頭部開始形成流注。（2）流注）流注 正流注正流注第二十一頁(yè)，編輯于星期一：七點(diǎn) 五十一分。4.1 氣體放電的物理基礎(chǔ)等離子體等離子體HOME該區(qū)域內(nèi)部的正、負(fù)離子密度大致相等，且具有良好的導(dǎo)電特性，該區(qū)域內(nèi)部的正、負(fù)離子密度大致相等，且具有良好的導(dǎo)電特性，內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度不大。內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度不大。正流注正流注第二十二頁(yè)，編輯于星期一：七點(diǎn) 五十一分。4.1 氣體放電的物理基礎(chǔ)HOME 負(fù)流注負(fù)流注第二十三頁(yè)，編輯于星期一：七點(diǎn) 五十一分。4.1 氣體放電的物理基礎(chǔ)HOME pd值很大時(shí)（高氣壓或較大的電極間隙）：值很大時(shí)（高氣壓或較大的電極間隙）：流注流注(等離子體等離子體):（1）

4、氣體放電通道形狀）氣體放電通道形狀 根據(jù)流注理論，第二代電子崩以及流注主要是由光電子發(fā)展而來(lái)的，由于根據(jù)流注理論，第二代電子崩以及流注主要是由光電子發(fā)展而來(lái)的，由于光子的傳播速度極快（光速），所以流注的發(fā)展速度也極快，因此，光子的傳播速度極快（光速），所以流注的發(fā)展速度也極快，因此，pd很大很大時(shí)放電時(shí)間也就特別短了。時(shí)放電時(shí)間也就特別短了。（2）氣體放電時(shí)間）氣體放電時(shí)間電荷密度大、電導(dǎo)高、電場(chǎng)強(qiáng)度小。電荷密度大、電導(dǎo)高、電場(chǎng)強(qiáng)度小。 流注形成后，流注內(nèi)部空間電荷所形成的電場(chǎng)將削弱流注周圍空間的電場(chǎng)。流注形成后，流注內(nèi)部空間電荷所形成的電場(chǎng)將削弱流注周圍空間的電場(chǎng)。最終只有一個(gè)流注貫通整個(gè)氣

5、體間隙，因此氣體放電呈通道形式。最終只有一個(gè)流注貫通整個(gè)氣體間隙，因此氣體放電呈通道形式。第二十四頁(yè)，編輯于星期一：七點(diǎn) 五十一分。4.1 氣體放電的物理基礎(chǔ)HOME 根據(jù)流注理論，產(chǎn)生流注的主要原因是空間光電離，而不是陰極根據(jù)流注理論，產(chǎn)生流注的主要原因是空間光電離，而不是陰極表面的電離。換句話說(shuō)，流注的形成及氣體的擊穿與陰極材料基本無(wú)表面的電離。換句話說(shuō)，流注的形成及氣體的擊穿與陰極材料基本無(wú)關(guān)。關(guān)。（3）陰極材料的影響）陰極材料的影響第二十五頁(yè)，編輯于星期一：七點(diǎn) 五十一分。4.1 氣體放電的物理基礎(chǔ)8. 電弧的離子平衡電弧的離子平衡qfcrddddddddddtNtNtNtNtNtNddrddtNcddtNfddtNqddtN式中：式中： 弧隙中帶電粒子數(shù)隨時(shí)間的變化率；弧隙中帶電粒子數(shù)隨時(shí)間的變化率；由于光、熱發(fā)射和熱電離作用帶電粒子數(shù)隨時(shí)間的變化率；由于光、熱發(fā)射和熱電離作用帶電粒子數(shù)隨時(shí)間的變化率；由于場(chǎng)致發(fā)射、二次發(fā)射和電場(chǎng)電離作用帶電粒子致隨時(shí)間的變化率；由于場(chǎng)致發(fā)射、二次發(fā)射和電場(chǎng)電離作用帶電粒子致隨時(shí)間的變化率；由于復(fù)合作用帶電粒子數(shù)隨時(shí)