《气体放电理论一》PPT课件

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1、气体放电理论（一）1主要内容气体中带电质点的产生和消失气体放电的一般描述均匀电场中气体击穿的发展过程不均匀电场中气体击穿的发展过程2气体放电在电场作用下，气隙中带电粒子的形成和运动过程气隙中带电粒子是如何形成的？气隙中的导电通道是如何形成的？气隙中导电通道形成后是如何维持持续放电的？3名词解释电子平均自由行程激励电离复合电子崩4原子激励和电离原子能级以电子伏为单位1eV＝1V×1.6×10-19C＝1.6×10-19J原子激励原子在外界因素作用下，其电子跃迁到能量较高的状态，所需能量称为激励能We激励状态恢复到正常状

2、态时，辐射出相应能量的光子，光子（光辐射）的频率5原子电离：原子在外界因素作用下，使其一个或几个电子脱离原子核的束缚而形成自由电子和正离子的过程称为原子的电离电离过程所需要的能量称为电离能Wi（eV），也可用电离电位Ui（V）来表示6质点的平均自由行程：一个质点在与气体分子相邻两次碰撞之间自由地通过的平均行程电子在其自由行程内从外电场获得动能，能量除决定于电场强度外，还和其自由行程有关7气体中电子和离子的自由行程是它们和气体分子发生碰撞时的行程电子的平均自由行程要比分子和离子的大得多气体分子密度越大，其中质点的平

3、均自由行程越小。对于同一种气体，其分子密度和该气体的密度成正比8自由行程的分布：具有统计性的规律。质点的自由行程大于x的概率为如果起始有n0个质点，则其中行过距离x后，尚未被碰撞的质点数（或次数）n(x)应为9一、气体中带电质点的产生和消失气体中带电质点的产生（一）气体分子的电离（1）电子或正离子与气体分子的碰撞电离（2）各种光辐射（光电离）（3）高温下气体中的热能（热电离）（4）负离子的形成（二）金属（阴极）的表面电离10碰撞电离气体放电中，碰撞电离主要是电子和气体分子碰撞而引起的在电场作用下，电子被加速而获得动能

4、。当电子的动能满足如下条件时，将引起碰撞电离me——电子的质量；ve——电子的速度；Wi——气体分子的电离能。碰撞电离的形成与电场强度和平均自由行程的大小有关11光电离光辐射引起的气体分子的电离过程称为光电离自然界、人为照射、气体放电过程当气体分子受到光辐射作用时，如光子能量满足下面条件，将引起光电离，分解成电子和正离子光辐射能够引起光电离的临界波长（即最大波长）为对所有气体来说，在可见光（400750nm）的作用下，一般是不能直接发生光电离的12热电离因气体热状态引起的电离过程称为热电离气体分子的平均动能和气体温

5、度的关系为在它们相互碰撞时，就可能引起激励或电离在高温下，例如发生电弧放电时，气体温度可达数千度，气体分子动能就足以导致发生明显的碰撞电离高温下高能热辐射光子也能造成气体的电离13负离子的形成有时电子和气体分子碰撞非但没有电离出新电子，反而是碰撞电子附着分子，形成了负离子有些气体形成负离子时可释放出能量。这类气体容易形成负离子，称为电负性气体（如氧、氟、氯等）负离子的形成起着阻碍放电的作用14金属（阴极）的表面电离阴极发射电子的过程逸出功：金属的微观结构、金属表面状态金属表面电离有多种方式，即可有多种方法供给电子逸出

6、金属所需的能量（1）正离子碰撞阴极正离子碰撞阴极时使电子逸出金属（传递的能量要大于逸出功）。逸出的电子有一个和正离子结合成为原子，其余的成为自由电子。因此正离子必须碰撞出一个以上电子时才能出现自由电子15（2）光电效应金属表面受到光的照射，当光子的能量大于逸出功时，金属表面放射出电子（3）强场发射（冷发射）当阴极附近所加外电场足够强时，使阴极发射出电子（4）热电子发射当阴极被加热到很高温度时，其中的电子获得巨大动能，逸出金属16一、气体中带电质点的产生和消失气体中带电质点的消失（一）电场作用下气体中带电质点的运动（二

7、）带电质点的扩散（三）带电质点的复合17电场作用下气体中带电质点的运动带电质点产生以后，在外电场作用下将作定向运动，形成电流在气体放电空间，带电质点在一定的电场强度下运动达到某种稳定状态，保持平均速度，即上述的带电质点的驱引速度b——迁移率电子迁移率比离子迁移率大得多，即使在很弱的电场中，电子迁移率也随场强而变18带电质点的扩散带电质点的扩散和气体分子的扩散一样，都是由于热运动造成，带电质点的扩散规律和气体的扩散规律也是相似的气体中带电质点的扩散和气体状态有关，气体压力越高或者温度越低，扩散过程也就越弱电子的质量远小

8、于离子，所以电子的热运动速度很高，它在热运动中受到的碰撞也较少，因此，电子的扩散过程比离子的要强得多19带电质点的复合正离子和负离子或电子相遇，发生电荷的传递而互相中和、还原为分子的过程在带电质点的复合过程中会发生光辐射，这种光辐射在一定条件下又可能成为导致电离的因素正、负离子间的复合概率要比离子和电子间的复合概率大得多。通常放电过程中离子间的