Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ТСП 11.doc
Скачиваний:
1608
Добавлен:
27.05.2015
Размер:
4.3 Mб
Скачать

2.2.7. Потенциал ионизации

Ионизацию можно рассматривать как крайний случай воз­буждения, когда электрону сообщается энергия большая, чем энергия самого высокого возбужденного уровня атома.

Чтобы вырвать электрон из атома (молекулы), нужно затратить энергию, равную энергии его связи в атоме. Эту энергию называ­ют потенциалом ионизации Ui,- и часто выражают в вольтах (точ­нее, в электронвольтах). Первый потенциал ионизации - потенци­ал ионизации, соответствующий удалению наиболее слабо связан­ного электрона из нейтрального невозбужденного атома; удале­нию из ионизованного атома следующих электронов соответству­ют второй, третий и т. д. потенциалы ионизации.

Значения первого потенциала ионизации Ui атомов некоторых элементов приведены ниже:

Атом Cs К Na Ca Fe Н О N Аг F Ne Не

Ui, эВ 3,9 4,3 5,11 6,08 7,83 13,53 13,56 14,5 15,6 18,6 21,5 24,6

2.2.8. Термическая ионизация

Неупругие соударения частиц между собой при высоких тем­пературе и плотности газа приводят к так называемой термической ионизации, которая возникает за счет кинетической энергии час­тиц. Наиболее вероятна следующая схема неупругого соударения быстрого электрона и атома:

Результатом неупругого соударения будет образование иона и двух электронов, обладающих малыми скоростями. Затем элек­троны снова начнут ускоряться электрическим полем.

Ионизация холодной плазмы осуществляется весьма неболь­шим числом высокоскоростных электронов, соответствующих «хвосту» максвелловского распределения. Поэтому неупругих столкновений в сварочном столбе дуги обычно значительно мень­ше, чем упругих.

Энергия ионизации, численно равная Ui зависит от строения атома, т. е. от его места в периодической системе элементов Мен­делеева (рис. 2.11). Потенциал ионизации Ui представляет собой периодическую функцию атомного номера элемента Z, и значения Ui снижаются с уменьшением номера группы и увеличением но­мера периода таблицы Менделеева. Наименьший потенциал иони­зации (Ui = 3,9 эВ) имеют пары цезия Cs. Единственный валент­ный электрон у щелочных металлов первой группы слабо связан с ядром, поэтому и энергия ионизации щелочных металлов невели­ка. Наивысший потенциал Ui =24,6 эВ наблюдается у самого лег­кого из инертных газов - гелия Не. Оболочка инертных газов за­полнена и поэтому наиболее прочна.

      1. Фотоионизация

Атомы и молекулы могут возбуждаться не только при соуда­рениях между собой или с ионами и электронами, но и путем по­глощения квантов излучения, которые появляются в столбе дуги при рекомбинации других сильно возбужденных атомов. Условие фотоионизации выражается формулой

(2.27)

где h = 4,13∙10-15 эВ∙с - постоянная Планка; v = ci – частота колебаний; с - скорость света; λi - длина волны электромагнитного излучения, способного вызвать ионизацию атомов, м. Из условия (2.27) получаем выражение для λi

(2.28)

Чем больше потенциал ионизации элемента Ui, тем меньше требуемая длина волны λi. Для сварочной дуги значения eUi со­ставляют 4...25 эВ и соответствующие длины волн находятся в ультрафиолетовой части спектра. Например, для аргона eUi = 15,7 эВ, λi = 1,24-10-6 /15,7 = 7,85∙10-2 мкм, а для щелочных металлов eUi = 4...6 эВ; λi = 0,2...0,3 мкм.

Фотоионизация в плотной плазме, видимо, незначительна по сравнению с термической ионизацией, причем выделить их доли расчетным и опытным путем пока не удается.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.