Процессы ионизации газов

Обязательное условие возникновения разряда в газах – наличие в нём свободных зарядов – электронов и ионов.

Возникновение свободных зарядов происходит в результате ионизации. Для того чтобы произошла ионизация атома, ему необходимо сообщить энергию, равную или большую энергии ионизации Wи ( потенциала Uи). Если энергия, сообщенная атому будет меньше Wи, но больше или равна энергии возбуждения W_в, то атом перейдет в возбужденное состояние и через очень малый промежуток времени (10 с) возвращается в исходное состояние.

Одновременно с ионизацией в газовом промежутке идет процесс обратный – рекомбинация, т.е. переход атома из возбужденного состояния в нормальное.

Таблица 1

Лекция 2. Виды ионизации газов, условие самостоятельности разряда

Содержание лекции:

- ударная ионизация, фотоионизация, термическая и поверхностная ионизация.

Цели лекции:

- изучение процессов в газе при воздействии высокого напряжения.

2.1 Виды ионизации:

а) ионизация при столкновении (ударная ионизация). Энергия частицы, движущейся в однородном поле

W=qEx,

где q – заряд частицы;

Е – напряженность электрического поля;

х – путь пройденной частицы перед столкновением.

Если условием ионизации является W>Wu, то учитывается что Wx=qUx, тогда получим значение пути Хк, который частица должна пройти до столкновения с последующей ионизацией.

;

б) фотоионизация в объеме газа.

Фотоионизация – образование свободных зарядов под действием коротковолнового излучения.

Необходимо выполнять условие

, или ,

где с – скорость света;

и - соответственно частота и длина волны излучения;

h – постоянная Планка.

Фотоионизация возможна также в результате излучения самих молекул, участвующих в разряде (рекомб., фотон);

в) термическая ионизация.

Она включает все процессы ионизации, обусловленные тепловым состоянием газа. При температуре 20 С вероятность термоионизации ничтожно мала - 10 лет;

г) ионизация на поверхности электродов (поверхностная ионизация).

Происходит при ионизации в объёме газа также освобождёнными электронами с поверхности электродов (эмиссия).

При этом для освобождения электронов с поверхности затрачивается энергия поверхностной ионизации – энергии выхода электрона.