5. Ударная ионизация

При сообщении атому или молекуле дополнительной энергии, может перейти на более удаленные орбиты. Тогда атом переходит в возбужденное состояние. В зависимости от газа время нахождения в возбужденном состоянии 10^-8-10^-10с. После этого атом возвращается в нормальное состояние. Это сопровождается излучением фотона, энергия которого равна энергии сообщенной атому. Атому или молекуле может быть сообщена энергия такая, что может потерять взаимосвязь с атомом. становится свободным. Явление при котором образуется ион“+” и свободный электрон“-” называется ионизацией.

Энергия затраченная на ионизацию называется энергией ионизации W_и. Она является индивидуальной для каждого газа. “+” ион может быть подвергнут дальнейшей ионизации. При этом необходимо затратить большую энергию.

W_и может быть получена в результате столкновения с какой-либо частицей. Электрон отдает свою кинетическую энергию запасенную при движении в эл. поле.

х- путь электрона

Ионизация имеющая место при соударении нейтральной молекулы и свободного называется ударной. Важнейшее место в теории ударной ионизации и теории газового разряда имеет коэф-т ударной ионизации - число актов ионизации осуществляемых свободным электроном осуществляемых на единице пути вдоль силовой линии эл. поля.

1)чем больше E/Р тем большая часть способна ионизировать молекулы газа при столкновении.

2)Вероятность ионизации увеличивается при увеличении энергии .

3)При увеличении давления вероятность ионизации молекул свободных уменьшается т.к уменьшается длина свободного пробега электронов.

4)При t=const средняя энергия свободных электронов зависит от E/P, или от отношения E/δ,

где δ – относительная плотность газа

6. Виды электрических разрядов в газе.

Классификация

Понятие электрического разряда в газе включает все случаи перемещения в газе заряженных частиц под действием электрического поля.

I тип классификации: стационарные и не стационарные.

II тип классификации: самостоятельные и несамостоятельные.

Стационарные: электрический разряд, у которого параметры разрядного промежутка не меняются или меняются на столько медленно, что этими изменениями можно пренебречь.(дуга на открытом воздухе, тлеющий разряд)

Не стационарные: электрические разряды, с быстрым изменением физических параметров разрядного промежутка.(искровой разряд)

Самостоятельные: электрические разряды, которые самоподдерживаются в результате ионизационных процессов в межэлектродных пространствах и на электродах без постороннего ионизатора.

Несамостоятельные: разряды, которые поддерживаются за счет действия внешнего ионизатора.(разряд в лампе)

7. Формы самостоятельного разряда в газе.

Зависимость тока, проходящего через газовый промежуток с однородной электрической плотностью, от величины приложенного напряжения

О А – ток увеличивается при увеличении U. т.к. всё большее число заряженных частиц, образовавшихся в результате действия сторонних ионизаторов, втягивается в цепь тока

АВ – насыщение

ВС – рост тока свидетельствует о появлении процесса ионизации под действием сил эл. поля.

С-резкое увеличение тока, промежуток теряет свойства изолятора и превращается в проводник.

При U₀ происходит резкое увеличение тока.

Такой вид ВАХ свидетельствует о том, что газ теряет изоляционные свойства и превращается в проводник.

Эл пробой – явление, при котором между электродами в газовом промежутке образуется канал высокой проводимости. Весь процесс образ-я пробоя называется эл. разрядом.

Эл. разряд, соответствующий ОАВС называется несамостоятельным, стационарным. За точкой С – разряд является самостоятельным. Если ток ОАВС определяется мощностью сторонних ионизаторов, то за точкой С ток определяется только R, C, L, P источника питания. Uo наз-ся начальным напряжением самостоятельного разряда.

Формы самостоятельного разряда могут быть различными в зависимости от условий.

1. При низких давлениях, когда из-за малого кол-ва молекул(N=P/kT) проводимость разрядного промежутка небольшая возникает тлеющий разряд. Плотность тока этого разряда 1-5 mА/см². Разряд занимает все междуэлектродное пространство.

2. При любых давлениях и малой мощности источника напряжения или при кратковременном наложении U имеет место искровой разряд, который занимает всё междуэлектродное пространство.

3. При большой мощности источника напряжения искровой разряд переходит в дуговой разряд. Дуга всегда возникает после искры.

Эл. поля классифицируют в зависимости от коэф-та неоднородности Кн:

1.) Кн = 1 – однородное 2.) 1 <Kн <= 1.3 - слабонеоднородное

3.) 1.3 <Kн <=4 – неоднородное 4.) Kн > 4 – сильно (резко) неоднородное поле.

В неоднородных полях самостоятельный разряд начинается в виде коронного. Он имеет место где напряжённость поля высока. При коронном разряде не возникает канала высокой проводимости (сохраняются изоляционные свойства). Однако он может перейти в искру (дугу).