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气体中带电质点的产生与消失

作者:恒电高测 发布时间:2020-12-30

      纯净的、中性状态的气体是不导电的,只有在气体中出现了带电质点(电子、负离子或正离子)以后才可能导电,并在电场作用下发展成各种形式的气体放电现象。


一、带电质点的产生


      质点的来源有两个:一是气体质点本身发生游离;二是位于气体中的金属发生表面游离。


      气体质点游离的能量称为游离能。随气体种类不同,游离能一般在10~15eV之间。金属表面游离所需要的能力称为逸出功,随金属不同在一般在1~5eV之间(1eV=16021892*10-19J)。


二、带电质点的消失


      某些气体、如氧、氟、氯、六氟化硫等,它们的游离能特别大。当电子与之相撞时,通常不能产生碰撞游离,反而撞击电子被吸附而形成负离子。这样的气体通常称为负电性气体。


      在负离子形成过程中,气隙中的电子逐渐减少。另外,由于负离子体积大、运动速度慢,因此它不易使气体游离而产生新电子,所以负离子的形成会阻碍击穿过程的发展。


      在气体放电的发展过程中,除了有带电质点产生的游离过程,也同时存在带电质点从游离区消失或削弱其游离过程,这个过程。在放电发展过程中,游离起主导作用。而在电弧熄灭过程中,则与前面相反,去游离起主导作用。去游离过程将气体迅速恢复中性的绝缘状态。


      带电质点的两种形式。


      1、带电质点的扩散


      气体中的带电质点也和其他的中性分子一样,经常处于不规则的热运动之中。如果不同区域的带电质点浓度变得均匀。这种现象称为带电质点的扩散。当气隙发生放电并去掉电源后,放电通道中高浓度的带电质点将迅速向周围扩散,使间隙恢复到原来的绝缘状态。


      2、带电质点的复合


      气体中带异号电荷的质点相遇时,有可能发生电荷的传递与中和,这种现象称为带电质点的复合。发生在电子和正离子之间的复合称为电子复合,其结果是产生一个中性分子;发生在正负离子之间的复合称为离子式复合,其结果是产生两个中性分子。复合是与游离相反的物理过程,在这个过程中,将游离时吸收的能量以光子的形式释放出来。这种光辐射在一定条件下不能导致其他气体分子的游离,使气体放电出现跳跃式的发展。


      带电质点的复合强度与正、负带电质点的浓度,质点的相对运动速度有关。带电质点的浓度越大,质点的相对运动速度低,则复合越剧烈。在常态下,没立方厘米的空气中大约存在500~1000对正负电荷。它们是外界游离因子(高能辐射线)使空气发生游离和产生出来的正负电荷又不断地复合所达到的一种动态平衡状态。


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