SP232EEN-LTR電極間的氣體自身由絕緣狀態變成導電狀態(不是由外界送入帶電粒子)的現象,叫做空間游離。按照游離的原因,它又可分為下列幾種:

光游離一中性粒子在受到頻率為v的光照射時,如果滿足條件

u7v≥u7y            (2-23)

式中 ui―普朗克常數;

uy―中性粒子的游離能。

則中性粒子可能被游離,這一現象叫做光游離。光的頻率越高(即波長越短),其游離作用越強。所以,X射線,α、β、丫射線和宇宙射線比紫外線有較強的游離作用,而可見光幾乎不能引起氣體游離。

電場游離―氣體中的帶電粒子(由光游離產生的或者由于。表面發射而產生的),在電場作用下被加速到速度v,于是這一粒子具有動能為言叨v2。帶電粒子在其運動中不斷與氣體的中性粒子發生碰撞。當一個動能大于中性粒子的游離能uy(即玄79zv2≥uy)的帶電粒子,與一個中性粒子碰撞時,帶電粒子的動能就可能傳送給中性粒子的外層電子,使它脫離原子核引力作用范圍,成為自由電子。也就是說,使這個中性粒子游離,這種現象叫做電場游離,也叫碰撞游離。

需要特別說明的是,在能引起電場游離的幾種帶電粒子中,電子具有最主要的作用。這是因為電子的體積小,自由行程長,同時質量輕,這些都使它容易積累足夠的動能。正離子和負離子的有效直徑大,自由行程短,同時質量大,不容易積累足夠的動能使中性粒子產生電場游離,所以它們的游離作用要比電子小得多。進行電場游離的初始電子的來源有兩方面:一是金屬表面的電子發射,注入極間的電場中;另一是極間氣體的光游離。電場游離發生后,電極間氣體中的電子便增多,這又為進一步加劇電場游離創造了條件,如圖2-23所示。

其實動能超過游離能的電子與中性粒子發生碰撞時,并不是每次碰撞都肯定能使中性粒子游離的,而是存在著一定的幾率。這一幾率先是隨著電子運動速度的增大而增大,但速度增大到一定程度后,游離的幾率反而降低。這是因為電子與中性粒子的碰撞,并不像一般的機械碰撞那樣是兩個物體直接接觸,而是它們周圍的電磁場相互發生作用。電子通過電磁場的作用把能量傳送給中性粒子,這不僅取決于電子自身動能的大小,還取決于相互作用的時間。當電子的運動速度很高時,電子和中性粒子的電磁場相互作用時間減少,因而傳遞的能量減少,游離的幾率便下降。

速度較小的電子,也可能通過碰撞使中性粒子處于激勵狀態,然后,處于激勵狀態的中性粒子再受到另一電子的碰撞而發生游離。通常,碰撞而發生游離或激勵的幾率是很低的。例如,在電場強度E=100~200V/cm時,碰撞游離的幾率為0.2%~0.4%,激勵的幾率為1%或更小。

有時,電子與中性粒子碰撞后既不使之游離,也不使之激勵,而是附著在中性粒子上面構成負離子,這種現象叫做粘合。

熱游離一氣體粒子在高溫條件下作高速的熱運動,在相互碰撞中也發生游離,這叫做熱游離。在室溫條件下產生熱游離的可能性極小。只有當溫度高到3000~4000K以上時,氣體的熱游離才開始顯著起來。而且溫度越高,氣體的熱游離度越高。

金屬蒸氣的游離能比一般氣體的游離能小得多。所以在相同溫度下,金屬蒸氣的游離能性與氣體性質和純度有關。例如惰性氣體以及純凈的氮和氫原子都不能和電子粘合形成負離子,而氟原子及其化合物的分子對電子的粘合作用特別強,因此后者常稱為負電性氣體。

帶電粒子的復合速度可用下式計算:

drL=uo=αu+ab   (1/cm3・s)              (2-24)

式中 u+―游離氣體中正離子的濃度(1/cm3);

uo―游離氣體中負離子和電子的濃度(1/cn△3);

的―復合系數,與氣體種類、溫度、氣壓等因素有關。

復合的過程總是伴隨著能量的釋放。在表面復合的情況下,釋放出的能量用以加熱電極、金屬或絕緣物的表面。在空間復合的情況下,釋放出的能量常以光量子的形式輻射,散向四周空間,或者一部分用以增加形成的中性粒子的運動速度。

擴散游離氣體中的帶電粒子,由于熱運動從濃度較高的區域向濃度較低的周圍氣體中移動的現象叫做擴散。擴散的結果使游離氣體中的帶電粒子減少,這相當于游離氣體產生了消游離的作用。

正帶負電的粒子數相等的游離氣體稱為等離子體。對于等離子體的擴散必然是雙極性的,即在同一時間內,擴散的正離子數和帶負電的粒子數必須相等。因為不如此,則擴散便不能繼續進行。例如,假定某一時間內多擴散走一個帶負電的粒子,則游離氣體中相對地多了一個正離子。這樣,在游離氣體內將產生一正電場,它對正離子進行排斥,對帶負電的粒子進行吸引。結果,將加速正離子的擴散而阻礙帶負電的粒子的擴散,使游離氣體趨于新的平衡。

固定電極間的氣體放電,設有如圖2-24所示的直流電路.

電源電勢為E,電路電阻為R,電極1和2構成一個固定的氣體放電間隙。適當地改變電源電勢E和電路電阻R,則可測出間隙兩端的電壓U隨放電電流r的變化曲線(所謂伏安特性),如圖2-25所示。按照放電的性質不同,可將圖2-25的曲線分成幾個放電階段。

非自持放電,試驗氣體放電的電路,在區域OB,除起始部分0且一段外,隨著電壓u的增加,電流r幾乎不變。這是因為此時加到電極1和2上的電壓較低,間隙中電場強度較小,不足以產生高電場發射和電場游離。間隙中的帶電粒子僅由于宇宙射線、X射線等外加因素所產生,而且在電壓超過且點時,它們能夠全部到達電極。如果設法除去外加游離因素,則電流為零,放電停止。所以這一區域叫做非自持放電子,中性粒子負離子復合,中性粒子正離子,空間間接復合的過程電極.

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