青大高電壓ppt課件-在線瀏覽
2025-06-21 18:03本頁(yè)面
【正文】 施加能量 光子 激勵(lì) 施加能量 自由電子 分級(jí)電離 施加能量 當(dāng)氣體中存在電場(chǎng)時(shí)，粒子進(jìn)行 熱運(yùn)動(dòng) 和 沿電場(chǎng) 定向運(yùn)動(dòng)。 平均自由行程： 眾多質(zhì)點(diǎn)自由行程的平均值。 （ 對(duì)于同一種氣體 ， 其分子密度和該氣體的密度成正比 ） pT??prkT2?? ?p：氣壓 k：波爾茲曼常數(shù) T：氣溫 r：氣體分子半徑 常溫常壓下空氣中電子平均自由行程在 105cm數(shù)量級(jí) 。 ?正常狀態(tài)下氣體的電導(dǎo)很小，空氣還是性能優(yōu)良的絕緣體； ?在出現(xiàn)大量帶電質(zhì)點(diǎn)的情況下，氣體才會(huì)喪失絕緣性能。 氣體中 電子 與 正離子 的產(chǎn)生 電離方式可分為 ： ? 熱電離 ? 光電離 ? 碰撞電離 ? 分級(jí)電離 根據(jù)引起電離所需的能量來源不同，對(duì)應(yīng)如下幾種電離形式 實(shí)質(zhì)：碰撞電離和光電離， 能量來自氣體分子本身的熱能。 氣體的 電離度 圖 11 不同溫度下空氣和 SF6氣體的熱電離程度 氣體的總分子數(shù)數(shù)氣體中發(fā)生電離的分子?x?在光照射下 ,光子能量傳給氣體粒子 ， 游出自由電子 ?由光電離而產(chǎn)生的自由電子稱為 光電子 ?必要條件：光子的能量大于氣體粒子的電離能 hf ≥ iW（ 2） 光電離： 由 光輻射 引起氣體分子電離的過程 h：普朗克常數(shù)； C：光速 f：光頻率； λ ：光波長(zhǎng)； iWhc???波長(zhǎng)較短的 X射線， γ射線能產(chǎn)生光電離 ?可見光（ 400～ 750nm）不能使氣體直接發(fā)生光電離 ?紫外線能使少數(shù)電離能很小的金屬蒸汽發(fā)生光電離 光子來源 ?外界高能輻射線 氣體放電本身 紫外線、倫琴射線、 γ 射線、宇宙射線 自然界、人為照射 ?異號(hào)粒子復(fù)合成中性質(zhì)點(diǎn)時(shí)釋放出一定能量的光子 ?反激勵(lì)：已經(jīng)激勵(lì)的分子或原子回到常態(tài) ?氣體介質(zhì)中粒子相撞，撞擊粒子傳給被撞粒子能量，使其電離 ?撞擊質(zhì)點(diǎn)可能是電子，正、負(fù)離子，中性分子或原子 是氣體中產(chǎn)生帶電粒子的最重要的形式 （ 3） 碰撞電離（撞擊電離） 撞擊粒子的能量＞被撞粒子的電離能 發(fā)生碰撞電離的條件： eE xmv ?221 電子或離子在電場(chǎng)作用下加速所獲得的動(dòng)能（ ）與質(zhì)點(diǎn)電荷量 (e)、電場(chǎng)強(qiáng)度（ ）以及碰撞前的行程 ( )有關(guān)．即 221 mv Ex碰撞電離的條件： eEx ≥ iW ?EUeEW ii ?x ≥ 即為了造成碰撞電離， 質(zhì)點(diǎn)在碰撞前必須經(jīng)過 的最小距離 ? 碰撞電離的形成與電場(chǎng)強(qiáng)度和平均自由行程的大小有關(guān) ? 增大氣體中的場(chǎng)強(qiáng)將使 x值減少 。氣體放電中，碰撞電離主要是 電子和氣體分子碰撞而引起的 ，離子碰撞電離率比電子小得多。 ? 其次．由于電子的質(zhì)量遠(yuǎn)小于原子或分子，因此當(dāng)電子的動(dòng)能不足以使中性質(zhì)點(diǎn)電離時(shí)，電子會(huì)遭到彈射而幾乎不損失其動(dòng)能；而離子因其質(zhì)量與被碰撞的中性質(zhì)點(diǎn)相近，每次碰撞都會(huì)使其速度減小，影響其動(dòng)能的積累。 ? 條件：所需能量 WiWe。 – 激勵(lì)態(tài)是不穩(wěn)定的，一般經(jīng)過 108s恢復(fù)到基態(tài) – 某些原子具有亞穩(wěn)激勵(lì)態(tài)，使分級(jí)電離的概率增加 氣體中的電子也可從金屬電極表面游離出來。 小于氣體分子的電離能 表明金屬表面電離比氣體空間電離更易發(fā)生 電極表面的電子逸出（表面電離） 電子從電極表面逸出所需的能量可通過下述途徑獲得 ： ⑴ 正離子撞擊陰極表面 ⑵ 光電子發(fā)射：高能輻射線照射電極表面 ⑶ 熱電子發(fā)射：金屬電極加熱 ⑷ 強(qiáng)場(chǎng)發(fā)射：電極表面附近存在強(qiáng)電場(chǎng) （ 1）正離子碰撞陰極（二次發(fā)射） ? 某些具有 足夠能量 的正離子碰撞陰極表面，產(chǎn)生表面電離，使電子逸出（傳遞的能量要大于逸出功）。因此正離子 必須碰撞出兩個(gè)及以上電子 時(shí)才能出現(xiàn)自由電子 ? 并不是所有滿足上述條件的撞擊都會(huì)造成表面電離 （ 2）光電子發(fā)射 (光電效應(yīng) ) ? 用短波光（高能量輻射線）照射金屬表面，產(chǎn)生表面電離， ? 條件： 光子的能量＞逸出功 ? 注意：并不是所有滿足條件的光子都產(chǎn)生光電發(fā)射 ? 一部分光子被金屬表面反射 ? 被金屬吸收的光能中，大部分轉(zhuǎn)化為金屬的熱能， ? 小部分使電子逸出 ? ∵ 逸出功＜電離能， ∴ 同樣的光輻射引起的 表面電離 比引起的 空間光電離 強(qiáng)烈很多 （ 3）強(qiáng)場(chǎng)發(fā)射（冷發(fā)射、場(chǎng)致發(fā)射） ? 當(dāng)陰極附近所加外電場(chǎng)足夠強(qiáng)時(shí)，使陰極發(fā)射出電子 ? 條件：需要極強(qiáng)的外電場(chǎng)， 108V/m數(shù)量級(jí) ? 一般的氣隙擊穿過程中不會(huì)出現(xiàn) ? 對(duì) 高真空 下的氣體擊穿；或?qū)δ承?高電強(qiáng) 氣體在高壓強(qiáng) 下的氣隙擊穿具有重要意義 （ 4）熱電子發(fā)射 ? 當(dāng)陰極被加熱到很高溫度時(shí)，其中的電子獲得巨大動(dòng)能，逸出金屬 ? 條件：因高溫而獲得的動(dòng)能＞逸出功 ? 常溫下不存在熱電子發(fā)射現(xiàn)象 ? 熱電子發(fā)射對(duì)某些電弧放電過程具有重要意義 ? 電子附著 : – 中性分子或原子與電子相結(jié)合，形成負(fù)離子 ? 分子或原子對(duì)電子的親合能 ： – 附著過程中放出能量 ? 電負(fù)性 氣體： – 具有明顯捕捉自由電子而形成負(fù)離子的氣體 – 親和能大 , 易形成負(fù)離子－強(qiáng)電負(fù)性氣體，如 氧、氟、 SF6 ? 負(fù)離子的形成使自由電子數(shù)減少 ， 對(duì)氣體放電的發(fā)展起抑制作用 氣體中負(fù)離子的形成 表 l3列出了鹵族元素的 電子親合能 與 電負(fù)性 數(shù)值 電負(fù)性 ：一個(gè)無量綱的數(shù)，其值越大表明原子在分子中吸引電子的能力越大 帶電質(zhì)點(diǎn)的消失 （去電離、消電離） 帶電質(zhì)
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1