淺談等離子體氣體放電的直流放電

氣體放電分為直流放電和交流放電。

  直流放電通常指低頻放電，在氣壓和電流范圍不同時(shí)，由于氣體中電子數(shù)、碰撞頻率、粒子擴(kuò)散和熱量傳遞速度不同，會(huì)出現(xiàn)暗電流區(qū)、輝光放電區(qū)和弧光放電區(qū)。電流的大小是根據(jù)電源負(fù)載特性曲線中兩條相應(yīng)于電阻R1、R2的下降直線和放電特性曲線的交點(diǎn)(工作點(diǎn)A、B、C)確定的。【等離子清洗機(jī)】

  ①暗電流區(qū)

  電子在電場(chǎng)加速的情況下，獲得足夠能量，通過(guò)與中性分子碰撞，新產(chǎn)生的電子數(shù)迅速增加，電流增大到10-7～10-5安時(shí)，在陽(yáng)極附近才出現(xiàn)很薄的發(fā)光層。

  ②輝光放電區(qū)【等離子PLASMA】 

  電流再增大（10-5～10-1安）時(shí)，在較低的氣壓條件下，陰極受到快速離子的轟擊而發(fā)射電子，這些電子在電場(chǎng)作用下向陽(yáng)極方向加速運(yùn)動(dòng)。陰極附近有一個(gè)電位差很大的陰極位降區(qū)。電極之間的中間部分是電位梯度不很大的正柱區(qū)，其中的介質(zhì)是非平衡等離子體。

  正柱區(qū)的電子和離子以同一速度向壁面擴(kuò)散，并在壁面復(fù)合，放出能量(這是沒(méi)有氣體對(duì)流時(shí)的情況)。經(jīng)典理論中電子密度在橫截面上的分布是貝塞耳函數(shù)的形式。【真空等離子清洗機(jī)】在陽(yáng)極附近有一個(gè)幾毫米厚的陽(yáng)極位降區(qū)，其中的電位差與氣體電離電位的數(shù)值大致相等。

  ③弧光放電區(qū)

  當(dāng)電流超過(guò) 10-1安且氣體壓力也較高時(shí)，正柱區(qū)產(chǎn)生的焦耳熱大于粒子擴(kuò)散帶到壁面的熱量,使正柱區(qū)中心部分溫度升高,氣體電導(dǎo)率增加，以致電流向正柱區(qū)中心集中，形成不穩(wěn)定的收縮現(xiàn)象。

  最后，導(dǎo)電正柱縮成一根溫度很高、電流密度很大的電弧，這就是弧光放電。在陰極,電流密度達(dá)104～106安／厘米2，形成"陰極斑點(diǎn)"，根據(jù)熱電子發(fā)射（熱陰極）或場(chǎng)致發(fā)射（冷陰極）的機(jī)理，發(fā)出電子。【低溫等離子設(shè)備】

在陽(yáng)極也有"陽(yáng)極斑點(diǎn)"。由于電子帶著本身的動(dòng)能進(jìn)入陽(yáng)極，進(jìn)入時(shí)又放出相當(dāng)于逸出功的能量，再加上陽(yáng)極位降區(qū)的發(fā)熱量，使陽(yáng)極加熱比陰極大得多。

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