第一章-气体放电的基本物理过程课件.ppt

《第一章-气体放电的基本物理过程课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第1章气体放电的基本物理过程1.1带电粒子的产生和消失1.2汤逊理论1.3流注放电1.4放电时间和冲击电压下的气隙击穿1.5电晕放电和沿面放电1.6污闪放电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？思考下述问题：第1章气体放电的基本物理过程电荷的定向迁移和泄漏气体放电1.1.1带电粒子在气体中的运动1.1.2带电粒子的产生1.1.3负离子的形成1.1.4带电粒子的消失1.1带电粒子的产生和消失平均自由行程带电质点的迁移率激励电离复合1.1.1带电粒子在气体中的运动相关学术术语质点的平均自由行程

2、：一个带电质点在向前行进1cm距离内，发生碰撞次数的倒数。1.1.1带电粒子在气体中的运动质点的平均自由行程受温度和气压影响电子的要比分子和离子的大得多的性质反映了带电质点自由运动的能力1.1.1带电粒子在气体中的运动带电质点的迁移率E负极正极正离子电子迁移率1.1.1带电粒子在气体中的运动激励、电离和复合原子核基态电子能量激励电离电离能复合1.1.1带电粒子在气体中的运动激励、电离和复合1.1.1带电粒子在气体中的运动气体电离能N215.5O212.5CO213.7SF615.6H215.4H2O12

3、.71.1.2带电粒子的产生带电粒子的来源源于气体内部源于电极碰撞电离热电离光电离正离子碰撞光电子发射热电子发射强场发射1.1.2带电粒子的产生碰撞电离源于气体内部中性原子电子E电子动能电离能气体中产生带电粒子的最主要原因1.1.2带电粒子的产生热电离源于气体内部中性原子电子电子动能电离能高温在大电弧的情况下发生1.1.2带电粒子的产生光电离源于气体内部中性原子光子能量电离能光子X射线、γ线1.1.2带电粒子的产生正离子碰撞阴极源于电极E负极正极正离子电子正离子的能量与金属电极的逸出功的关系1.1.2带电粒子

4、的产生源于电极一些金属的逸出功金属逸出功（eV)铝4.08银4.73铜4.7铁4.48氧化铜5.341.1.2带电粒子的产生光电子发射源于电极E负极正极光电效应1.1.2带电粒子的产生热电子发射源于电极E负极正极加热1.1.2带电粒子的产生强场发射源于电极E负极正极真空中、高压气体中、液体中、固体中电场阈值1.1.3负离子的形成气体分子要有很高的电负性E负极正极1.1.3负离子的形成电子亲和能元素电子亲合能（eV）电负性值F4.034.0Cl3.743.0Br3.652.8I3.302.51.1.4带电质点的

5、消失E负极正极带电粒子消失的三条途径：复合、扩散和中和复合中和扩散1.2汤逊理论1.2.1、电子崩1.2.2、自持放电1.2.3、巴申定律1.2.4、汤逊理论1.2汤逊理论E负极正极1.2.1.电子崩初始电子碰撞电离电子倍增碰撞电离电子崩崩头崩尾1.2汤逊理论1.2.1.电子崩讨论α与电场及气压的关系α的定义E增大，α急剧增大；p很大或很小时，α均很小。电子碰撞电离系数α1cm，碰撞电离平均次数1.2汤逊理论1.2.1.电子崩电子数：1.2汤逊理论E负极正极1.2.2.自持放电电荷泄漏完毕，放电过程完成电子崩

6、放电形成电子倍增正粒子碰撞阴极产生电子1.2汤逊理论1.2.2.自持放电电子数：正离子数：新电子数：γ过程1.2汤逊理论1.2.2.自持放电均匀电场自持放电条件：非自持自持对应的电压起始放电电压1.2汤逊理论1.2.2.自持放电电流随外施电压的提高而增大，因为带电质点向电极运动的速度加快复合率减小电流饱和，带电质点全部进入电极，电流仅取决于外电离因素的强弱（良好的绝缘状态）电流开始增大，由于电子碰撞电离引起的电流急剧上升放电过程进入了一个新的阶段（击穿）外施电压小于U0时的放电是非自持放电。电压到达U0后，

7、电流剧增，间隙中电离过程只靠外施电压已能维持，不再需要外电离因素。自持放电起始电压1.2汤逊理论1.2.3.巴申定律1889年，巴申完成了他的著名实验。1.2汤逊理论1.2.3.巴申定律定性解释气压下降分子间距增大电子累积能量大电子崩+击穿间距过大难以碰撞电离难！1.2汤逊理论1.2.4.汤逊理论汤逊的理论推导考虑α过程：考虑自持放电临界条件：考虑平均自由程与气压的关系：1.2汤逊理论1.2.4.汤逊理论汤逊的理论推导击穿电压U表示为：汤逊理论的适用条件：均匀电场无法解释长间隙放电的物理现象汤逊理论的不足：放

8、电时间较长放电特征呈丝状阴极的作用1.2汤逊理论1.3流注放电1.3.1均匀电场气隙中的流注放电1.3.2不均匀电场气隙中的流注放电1.3.3先导放电（补充知识）什么样的电场是不均匀电场？均匀电场：削弱了边缘效应的平行板电极。稍不均匀电场：球隙、同轴圆筒状电极。极不均匀电场：棒-板电极，棒-棒电极电场不均匀系数f=1<2>41.3流注放电1.3.1均匀电场气隙中的流注放电E负极正极1.3.1均匀电场