放电物理13.ppt

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1、r处的一个光电子产生的次级雪崩中的正电荷总数为初级雪崩之外的所有光电子产生的次级雪崩中的正电荷总数为为了满足雪崩的连续自持，那么初级雪崩产生的所有光电子引发的次级雪崩中的正电荷总数应该与初级雪崩产生的正离子总数相等流光放电自持的条件为与汤森放电自持的条件相似流光放电自持的条件要比汤森放电条件复杂的多。这个条件的具体形式不一定是准确的，但是它定性反映的流光放电演化的物理机理是正确的。通常发生流光放电时，上述条件是满足的，并且是过电压的这个式子反映了流光通道中的放电增长的物理机制。指数部分反映的是电子雪崩电离

2、倍增过程，雪崩电离产生的光子是维持流光通道的关键机制。光子的消失系数是一个关键因子。流光通道的增长：是正电荷逐渐产生的过程，不是电子运动速度决定的，也不是离子速度决定的。流动通道的进展速度很快，因为流光通道建立是光子传输的速度和雪崩完成速度共同决定的考虑空间电荷影响的正电晕例如;阳极为半球，阴极为平面，阴极离阳极的最短距离为d.各类放电模式的击穿阈值电压与间距的关系如图。可见出现三种放电模式：流光，辉光和火花放电如果施加了一个连续电压，产生的放电情形，将会发生变化。因为持续的大量雪崩放电会造成空间电荷的积

3、累和分布，使得空间电场分布变形前面讨论的情况是施加了一个脉冲电压产生的放电情形，主要是流光脉冲放电形态出现。这些模式如何产生和转变的呢?初始流光:随着电压增加，首先出现阳极附近的分叉流光现象。与脉冲电压时相同。这便是初始流光，少量发生的雪崩电流使得放电是脉冲式的。此时雪崩产生的空间电荷分布只是局部瞬时产生影响，不是持续影响。初始流光的发生，在稳态电场下，是随机的，变化很大。每一流光脉冲的电流峰值与流光的发展长度有关。这种流光不是贯穿的，电晕式流光，以阳极为起点，发散式扩散辉光:随着电压继续增加增加，流光脉

4、冲数量增加。流光流光之间连贯起来，在阳极附件形成稳定的辉光发光区。不同于汤森放电产生的辉光。因为这种辉光是大量流光叠加的结果，放电电流连续但是起伏很大。电压增加时，电流增加，辉光区域和亮度持续增加击穿流光:随着电压继续增加增加，辉光区域增加，电流增加，亮度也增加。直至电压达到一定值，出现以辉光区为起始点的脉冲流光。这类流光亮度大，电流强，直至可以直接贯穿放电间隙，形成火花放电。一旦一个火花实现，那么空间积累的电荷被完全泄放，放电间隙复原。对应放电模式的转换，电晕放电电流随之发生变化。0段是暗放电阶段。1段

5、是开始出现电离的阶段图中：h表示脉冲电流的频率，电流为平均电流2段是初级流光放电阶段。脉冲频率增加3段是辉光的阶段，电流稳定，增加不快。4段开始出现击穿流光，脉冲频率再次显现5段火花放电阶段负电晕状态下，小半径阴极是放电发生的主要区域，电晕区内发生放电，阳极附近区域对放电击穿过程没有影响。与辉光放电中的现象类似仍然假设放电在脉冲条件下发生，没有大范围空间电荷。放电只发生一次雪崩负电晕。如果出现明显的负电晕，那么将必须存在一定大小的电晕区，边界处满足雪崩条件。因为雪崩电离是离开阴极方向的。因此负电晕的发生电

6、压比正电晕高一些，与辉光放电不同。负电晕雪崩的进展就是电子雪崩的前进所致，不是多次雪崩过程。电子的迁移速度小于光子速度，因此，一次雪崩传播距离近，负电晕区域比正电晕小，但是半径大。（1）一个雪崩产生，同时产生光电子。（2）原始雪崩头部产生次级雪崩，同时次级雪崩产生光电子。（3）再次产生次级雪崩和光电子（4）雪崩头逼近阳极时，产生后退流光负电晕的雪崩前进速度慢，因为是电子的迁移速度。随着接近阳极，迁移速度变慢，但最后速度加快，因为流光产生。负电晕的雪崩主要表现为电子的运动，头部时电子云，因此互相排斥，导致雪

7、崩弯曲分叉，形成羽毛状。如果阳极流光与电子雪崩头部相连，就形成了导电通道，产生火花。如果电压是持续施加的，电晕空间产生电荷积累，影响电场分布，使得电晕放电模式产生多样性。1，针板电极间隙内，电场较弱，存在暗电流，10-14A.2，电压增加至某一临界值，出现电流突然脉冲增加，电晕雪崩开始发生。此时与脉冲电压下的羽毛状雪崩一样。羽毛状电晕在很大电压范围内发生，根据peek的实验结论，羽毛状电晕出现电压与流光放电出现电压相近。羽毛状电晕的自持与流光的自持机理类似。羽毛状电晕时脉冲的，正电晕流光容易转化为比较均匀

8、的类辉光状态，这是因为流光的数量很多。而负电晕脉冲数量少，但是每个脉冲的电流值大。3，如果电场继续增强，那么羽毛状脉冲数量也要增加，出现连续放电模式，即辉光，呈现稳定电晕，脉冲电晕转化为连续电晕。连续电晕的出现电压不固定，存在一定的转化电压区间。4，火花模式。可见，正负电晕都可以出现类辉光电晕状态，不过机理是不同的。正电晕中的连续，是流光数量增多叠加的结果。而负电晕中的连续电晕则是辉光区出现的结果，是真正的连续电晕。负电晕中的