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氣體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) 該粒子運動經(jīng)過該粒子運動經(jīng)過 x 距離后，在其后距離后，在其后 dx（dx 200(cm133Pa)后，氣體擊穿機理將發(fā)生改變，不后，氣體擊穿機理將發(fā)生改變，不能用湯遜氣體放電理論來解釋了。能用湯遜氣體放電理論來解釋了。第十九頁，編輯于星期一：七點 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強度增大。崩頭和崩尾部分的電場強度增大。 電子崩內(nèi)部的電場被減弱。電子崩內(nèi)部的電場被減弱。當外施電場較弱時，電離不強烈。當外施電場較弱時，電離不強烈。 電子崩經(jīng)過整個電極間隙后，電電子崩經(jīng)過整個電極間隙后，電子進入陽極，正離子在陰極上發(fā)生復(fù)子進入陽極，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。氣體不會發(fā)生擊穿現(xiàn)象。氣體不會發(fā)生擊穿現(xiàn)象。第二十頁，編輯于星期一：七點 五十一分。4.1 氣體放電的物理基礎(chǔ) 外施電場足夠強，達到了其擊穿場強。外施電場足夠強，達到了其擊穿場強。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，編輯于星期一：七點 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)部的電場強度不大。內(nèi)部的電場強度不大。正流注正流注第二十二頁，編輯于星期一：七點 五十一分。4.1 氣體放電的物理基礎(chǔ)HOME 負流注負流注第二十三頁，編輯于星期一：七點 五十一分。4.1 氣體放電的物理基礎(chǔ)HOME pd值很大時（高氣壓或較大的電極間隙）：值很大時（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很大很大時放電時間也就特別短了。時放電時間也就特別短了。（2）氣體放電時間）氣體放電時間電荷密度大、電導(dǎo)高、電場強度小。電荷密度大、電導(dǎo)高、電場強度小。 流注形成后，流注內(nèi)部空間電荷所形成的電場將削弱流注周圍空間的電場。流注形成后，流注內(nèi)部空間電荷所形成的電場將削弱流注周圍空間的電場。最終只有一個流注貫通整個氣

5、體間隙，因此氣體放電呈通道形式。最終只有一個流注貫通整個氣體間隙，因此氣體放電呈通道形式。第二十四頁，編輯于星期一：七點 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，流注的形成及氣體的擊穿與陰極材料基本無表面的電離。換句話說，流注的形成及氣體的擊穿與陰極材料基本無關(guān)。關(guān)。（3）陰極材料的影響）陰極材料的影響第二十五頁，編輯于星期一：七點 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)隨時間的變化率；弧隙中帶電粒子數(shù)隨時間的變化率；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)隨時間的變化率；由于場致發(fā)射、二次發(fā)射和電場電離作用帶電粒子致隨時間的變化率；由于場致發(fā)射、二次發(fā)射和電場電離作用帶電粒子致隨時間的變化率；由于復(fù)合作用帶電粒子數(shù)隨時