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1、04气体放气体放电的物理基的物理基础24.1 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设粒子的自由行程大于粒子的自由行程大于 x 的概率的概率为为 f(x)该该粒子运粒子运动经过动经过 x 距离后，在其后距离后，在其后 dx（dx 200(cm133Pa)后，气体后，气体击击穿机理将穿机理将发发生改生改变变，不能用，不能用汤逊汤逊气体放气体放电电理理论论来解来解释释了。了。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-E0 x
2、Eex 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，正离子在阴极上发电子进入阳极，正离子在阴极上发生复合而失去电荷成为中性粒子。生复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。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流注。电子崩头部开始形成流注。（2）流注）流注 正
3、流注正流注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。电特性，内部的电场强度不大。正流注正流注4.1 气体放电的物理基础HOME 负流注负流注4.1 气体放电的物理基础HOME pd值值很大很大时时（高气（高气压压或或较较大的大的电电极极间间隙）：隙）：流注流注(等离子体等离子体):（1）气体放）气体放电电通道形状通道形状 根据流注理根据流注理论论，第二代，第二代电电子崩以及流注主要是由光子崩以及流注主要是由光电电子子发发展而来展而来的，由于光子的的，由于光子的
4、传传播速度极快（光速），所以流注的播速度极快（光速），所以流注的发发展速度也极快，展速度也极快，因此，因此，pd很大很大时时放放电时间电时间也就特也就特别别短了。短了。（2）气体放）气体放电时间电时间电电荷密度大、荷密度大、电导电导高、高、电场电场强强度小。度小。流注形成后，流注内部空流注形成后，流注内部空间电间电荷所形成的荷所形成的电场电场将削弱流注周将削弱流注周围围空空间间的的电场电场。最最终终只有一个流注只有一个流注贯贯通整个气体通整个气体间间隙，因此气体放隙，因此气体放电电呈通道呈通道形式。形式。4.1 气体放电的物理基础HOME 根据流注理根据流注理论论，产产生流注的主要原因是空生流
5、注的主要原因是空间间光光电电离，而不是阴极离，而不是阴极表面的表面的电电离。离。换换句句话说话说，流注的形成及气体的，流注的形成及气体的击击穿与阴极材料基本无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4.1 气体放电的物理基础8.电电弧的离子平衡弧的离子平衡式中：式中：弧隙中弧隙中带电带电粒子数随粒子数随时间时间的的变变化率；化率；由于光、由于光、热发热发射和射和热电热电离作用离作用带电带电粒子数随粒子数随时间时间的的变变化率；化率；由于由于场场致致发发射、二次射、二次发发射和射和电场电电场电离作用离作用带电带电粒子致随粒子致随时间时间的的变变化率；化率；由于复合作用由于复合作用带电带电粒子数随粒子数随时间时间的的变变化率；化率；由于由于扩扩散作用散作用带电带电粒子数随粒子数随时间时间的的变变化率。化率。HOME谢谢大家！