04气体放电的物理基础2

1、4.1 气体放电的物理基础HOME2）气体粒子的平均自由行程及其分布气体粒子的平均自由行程及其分布设粒子的自由行程大于设粒子的自由行程大于 x 的概率为的概率为 f(x) 该粒子运动经过该粒子运动经过 x 距离后，在其后距离后，在其后 dx（dx 200(cm133Pa)后，气体击穿机理将发生改变，不后，气体击穿机理将发生改变，不能用汤逊气体放电理论来解释了。能用汤逊气体放电理论来解释了。第十九页，编辑于星期一：七点 五十一分。4.1 气体放电的物理基础2）流注理论）流注理论 （1）电子崩：）电子崩： 电子和正离子的集合体。电子和正离子的集合体。HOMEN+N-N0 xEexE0 xE+E-E

2、0 xEex 崩头和崩尾部分的电场强度增大。崩头和崩尾部分的电场强度增大。 电子崩内部的电场被减弱。电子崩内部的电场被减弱。当外施电场较弱时，电离不强烈。当外施电场较弱时，电离不强烈。 电子崩经过整个电极间隙后，电电子崩经过整个电极间隙后，电子进入阳极，正离子在阴极上发生复子进入阳极，正离子在阴极上发生复合而失去电荷成为中性粒子。合而失去电荷成为中性粒子。电子崩随之便消失。电子崩随之便消失。气体不会发生击穿现象。气体不会发生击穿现象。第二十页，编辑于星期一：七点 五十一分。4.1 气体放电的物理基础 外施电场足够强，达到了其击穿场强。外施电场足够强，达到了其击穿场强。HOME电子崩头部开始形成

3、流注。电子崩头部开始形成流注。（2）流注）流注 正流注正流注第二十一页，编辑于星期一：七点 五十一分。4.1 气体放电的物理基础等离子体等离子体HOME该区域内部的正、负离子密度大致相等，且具有良好的导电特性，该区域内部的正、负离子密度大致相等，且具有良好的导电特性，内部的电场强度不大。内部的电场强度不大。正流注正流注第二十二页，编辑于星期一：七点 五十一分。4.1 气体放电的物理基础HOME 负流注负流注第二十三页，编辑于星期一：七点 五十一分。4.1 气体放电的物理基础HOME pd值很大时（高气压或较大的电极间隙）：值很大时（高气压或较大的电极间隙）：流注流注(等离子体等离子体):（1）

4、气体放电通道形状）气体放电通道形状 根据流注理论，第二代电子崩以及流注主要是由光电子发展而来的，由于根据流注理论，第二代电子崩以及流注主要是由光电子发展而来的，由于光子的传播速度极快（光速），所以流注的发展速度也极快，因此，光子的传播速度极快（光速），所以流注的发展速度也极快，因此，pd很大很大时放电时间也就特别短了。时放电时间也就特别短了。（2）气体放电时间）气体放电时间电荷密度大、电导高、电场强度小。电荷密度大、电导高、电场强度小。 流注形成后，流注内部空间电荷所形成的电场将削弱流注周围空间的电场。流注形成后，流注内部空间电荷所形成的电场将削弱流注周围空间的电场。最终只有一个流注贯通整个气

5、体间隙，因此气体放电呈通道形式。最终只有一个流注贯通整个气体间隙，因此气体放电呈通道形式。第二十四页，编辑于星期一：七点 五十一分。4.1 气体放电的物理基础HOME 根据流注理论，产生流注的主要原因是空间光电离，而不是阴极根据流注理论，产生流注的主要原因是空间光电离，而不是阴极表面的电离。换句话说，流注的形成及气体的击穿与阴极材料基本无表面的电离。换句话说，流注的形成及气体的击穿与阴极材料基本无关。关。（3）阴极材料的影响）阴极材料的影响第二十五页，编辑于星期一：七点 五十一分。4.1 气体放电的物理基础8. 电弧的离子平衡电弧的离子平衡qfcrddddddddddtNtNtNtNtNtNddrddtNcddtNfddtNqddtN式中：式中： 弧隙中带电粒子数随时间的变化率；弧隙中带电粒子数随时间的变化率；由于光、热发射和热电离作用带电粒子数随时间的变化率；由于光、热发射和热电离作用带电粒子数随时间的变化率；由于场致发射、二次发射和电场电离作用带电粒子致随时间的变化率；由于场致发射、二次发射和电场电离作用带电粒子致随时间的变化率；由于复合作用带电粒子数随时