24.Напряжение зажигания самостоятельного разряда. Формы самостоятельного разряда

Условие зажигания: μ=1 ( ) описывает условие возникновения самостоятельного разряда в момент его зажигания. Напряжение на электродах, соответствующее этому состоянию, называется потенциалом (напряжением) зажигания V₃ .

Найдем эту величину. Для этого подставим в (24) величину : ,где учтено, что , и получим:

Откуда следует, что: Эта формула носит название закона Пашена.

Вспомним, что , . Из (25) видно, что зависит не от p и d поотдельности, а от их произведения (!). Зависимость от произведения pd называется зависимостью или кривой Пашена. Все кривые Пашена (кривые, построенные при различных значениях величин B, A и γ) имеют вид:

Кривые Пашена проявляют экстремальный характер, а именно, проходят через минимум. Появление минимума на зависимости (pd) объясняется следую-щим образом.

Если давление мало и , то большинство электронов беспрепятственно (без соударений) достигает анода, и число ионизирующих столкновений мало. В этом случае в зажигании разряда должна усиливаться роль γ-процессов, чего можно достичь повышением напряжения . То есть, при уменьшении p растет (левая часть зависимости (pd)).

Если же давление велико и , то число электронов ( ), получающих достаточную энергию , также невелико. Чтобы повысить это число, надо увеличивать поле Ɛ, то есть (правая часть зависимости (pd)). Очевидно, что где-то в промежутке между большими и малыми значениями pd должен быть минимум зависимости . После пробоя разрядного промежутка и возникновения самостоятельного разряда, его форма может быть различной в зависимости от 1) конфигурации электродов, 2) давления газа, 3) внешних электрических цепей. Самостоятельный разряд по форме может быть тлеющим, искровым, дуговым и коронным.

Тлеющий разряд

Тлеющий разряд возникает при малых (!) давлениях (от сотых долей мм рт. ст. до десятков мм рт. ст.).

В пространстве катод-анод (К­–­А) тлеющего разряда существует шесть областей.

1 – Астоново темное пространство – электроны выбиты из катода и еще не набрали скорости для возбуждения и ионизации;

2 – Катодный слой (светящаяся пленка) – идет возбуждение атомов (ионизации еще нет!);

3 – Темное катодное пространство (чуть светится) – начинается ионизация и нарастание лавины;

4 – Тлеющее свечение – свечение из-за рекомбинации электронов с ионами (лавина);

5 – Фарадеево темное пространство – в него не попадают быстрые электроны лавин. Электроны и ионы сюда попадают за счет диффузии. Поэтому нет ни возбуждающих, ни, тем более, ионизирующих столкновений;

6 – Положительное свечение или положительный столб – газ светится. Есть небольшое электрическое поле Ɛ. Поэтому скорость электронов повышается и происходят: и возбуждение, и ионизация и рекомбинация.

1)Распределение потенциала между катодом и анодом в тлеющем разряде

2)Вольт-амперная характеристика тлеющего разряда:

27.Линзы-диафрагмы, Бипотенциальные линзы, Одиночные линзы. Магнитные линзы

Линзы-диафрагмы образуются в отверстии металлического экрана, разделяющего две области пространства, в которых существуют однородные электрические поля (разной напряженности).

Направим ось электрического поля Ɛ слева направо. Тогда расчеты (здесь они не приводятся) для оптической силы дадут:

, а для фокусного расстояния

На первом рисунке и отрицательны и, поскольку , мы имеем:

Это значит, что эта линза собирающая (!). Ее оптическая сила быстро растет при уменьшении напряжения на диафрагме или разницы в напряженностях .

На втором рисунке, так же как и на первом, и отрицательны, но , поэтому:

и линза рассеивающая (!).

На третьем рисунке электрические поля справа и слева от диафрагмы направлены в разные стороны. Поскольку при этом , то: и линза рассеивающая (!).

Бипотенциальные линзы

Рассмотрим случай двух диафрагм, изображенных на рисунке:

Оптическая сила такой системы может быть рассчитана по формуле для оптической силы двух тонких оптических линз:

где d – расстояние между линзами, f₁ и f₂ – фокусные расстояния первой и второй линз, соответственно.

Если электрическое поле по обе стороны от системы линз равно нулю ( ), то фокусные расстояния f₁ и f₂ электронных линз,есть:

,

Тогда оптическая сила системы равна:

Эта формула хорошо подтверждается экспериментом! Поскольку оптическая сила – величина положительная, то эта линза – собирающая (!).

При расстояниях d, не слишком больших по сравнению с диаметром отверстия , область однородного поля между диафрагмами исчезает и тогда получается бипотенциальная линза:

При изменении условия для напряжений на противоположное: V₁>V₂ (то есть, при изменении направления электрического поля на противоположное) бипотенциальная линза из собирающей превращается в рассеивающую. Такой же эффект получается и при изменении направления движения электронного пучка.