• Термическая ионизация

А

+ -

• Ионизирующие излучения.

Ионизатор

А

+ -

• Ионизация газов может происходить под действием следующих факторов:

1. Нагрев до высоких температур.

При нагревании скорости молекул увеличиваются. При их столкновении происходит распад молекул на положительные ионы и электроны. При присоединении электронов к нейтральным атомам образуются отрицательные ионы.

2. Под действием ионизирующих излучений (ультрафиолетовых, рентгеновских, радиоактивных -  - излучения,  - излучения,  - излучения), происходит вырывание электронов из атомов.

• Энергия, которую необходимо затратить, чтобы вырвать электрон из атома, называется энергией ионизации.

Несамостоятельный газовый разряд – существует при постоянном воздействии на газ внешнего ионизатора.

I

В С

А

0. U

• Вольтамперная характеристика несамостоятельного разряда.

• ОА- область закона Ома.

• ВС – участок тока насыщения. Все ионизированные под действием ионизатора частицы достигают электродов, не успев рекомбинировать.

Самостоятельный газовый разряд – разряд, который не нуждается для своего поддержания во внешнем ионизаторе. Д

С

0. U

• Вольтамперная характеристика самостоятельного разряда.

• СД – область ударной ионизации.

• Механизм образования электронно – ионной лавины.

-К + А

В результате столкновения электрона с атомом образуется еще один электрон и положительный ион. Электроны ускоряются полем и ионизируют новые атомы. Число заряженных частиц быстро возрастает. Образуется электронно – ионная лавина. Ток резко возрастает.

1. Тлеющий разряд.

К- А+



0. l

1 2 3 4

Тлеющий разряд существует при малых давлениях(до нескольких мм. рт. ст.). При уменьшении давления увеличивается длина свободного пробега электронов. Поэтому электроны приобретают энергию необходимую для ионизации при меньших значениях напряженности электрического поля.

1- темное катодное пространство

2 – тлеющее отрицательное свечение

3 – фарадеево темное пространство

4 – положительный столб разряда

Применение тлеющего разряда:

• Трубки рекламы

• Лампы дневного света

• Газовые лазеры

• Вблизи катода в темном катодном пространстве происходит резкое падение потенциала. Следовательно вблизи катода наибольшая напряженность электрического поля.

• В положительном светящемся столбе происходит ударная ионизация. Свечение возникает вследствие рекомбинации ионов.

• Положительные ионы, ускорясь в области катодного падения потенциала, приобретают большую энергию. Ударяясь о катод, ионы выбивают из него электроны. Это явление называется вторичной электронной эмиссией.

• Электроны, ускоряясь в темном катодном пространстве, приобретают энергию необходимую для ударной ионизации. Ширина катодного темного пространства приблизительно равна длине свободного пробега электронов.

• Основными процессами, поддерживающими тлеющий разряд, являются ударная ионизация и вторичная электронная эмиссия.

2. Коронный разряд

3. Искровой разряд

4. Дуговой разряд

• Наблюдается при атмосферном давлении в сильно неоднородном электрическом поле(около остриев, проводов линий высокого напряжения). Светящаяся область напоминает корону.

• Плотность заряда максимальна на поверхности проводника с большой кривизной Поэтому возле острия возникает сильное электрическое поле. При напряженности поля наступает ударная ионизация.

• Коронный разряд приводит к большой утечке электричества в высоковольтных линиях электропередач.

• При повышенном напряжении коронный разряд превращается в кистевой разряд, имеющий вид тонких светящихся нитей, выходящих из острия.

• Искровой разряд имеет вид ярких прерывистых зигзагообразных линий, появляющихся и исчезающих в пространстве между электродами.

• Разряд возникает при нормальном атмосферном давлении в сильном электрическом поле.

Разряд состоит из множества электронных и ионных лавин, образующих каналы ионизированного газа – стримеры, по которым распространяется разряд. В этих областях происходит сильное нагревание газа и его свечение. Нагрев ведет к повышению давления. Расширяясь газ излучает звуковые волны.

• Пример искрового разряда – молния. Ток в молнии может достигать нескольких десятков тысяч ампер.

• Применение: для зажигания горючей смеси в ДВС, электроискровая обработка металлов.

-К А+

3000^оС 4000^оС

U=30 – 50 В

• Получена электрическая дуга в 1802 г русским уч. Петровым.

• При соприкосновении электродов в области контакта происходит выделение большого количества теплоты(большое сопротивление контакта). Электроды нагреваются до температуры, при которой начинается термоэлектронная эмиссия.

• При раздвижении электродов между ними возникает столб ярко светящегося газа – электрическая дуга(температура 5000- 6000 ^оС).

• Высокая температура катода поддерживается ударами ионов. Газ в дуге разогревается за счет соударений с электронами и ионами. Происходит термическая ионизация. В аноде образуется кратер вследствие бомбардировки электронами.

• Применение: электросварка, источник света, в металлургии плавильные дуговые печи