Обобщенная характеристика электрических разрядов

уравнение (1) больше не применимо и говорят, что произошел пробой.

Если произошел пробой, количество вторичных электронов, эмитируемых катодом, достаточно для установления разряда и в этом случае говорят, что разряд является самостоятельным.

После пробоя сначала возникает (особенно при низких давлениях газа, т. е. при давлениях ниже 1 мм рт. ст.) нормальный тлеющий разряд. Это слаботочный (ток порядка 1…100 мА), сравнительно высоковольтный (напряжение порядка 70…500 В) разряд с почти постоянной плотностью тока на катоде. В области тлеющего разряда слабый ток несамостоятельного разряда значительно усиливается вследствие ионизационных процессов в газе или паре между анодом и катодом.

Основные процессы, обеспечивающие горение тлеющего разряда, происходят в катодных частях разряда и на самом катоде. Структура тлеющего разряда, а также распределение плотностей зарядов и токов приведены на рис. 2.

Рис. 2. Структура тлеющего разряда (а) и кривые (б) распределения силы излучения I_е, напряженности Е, потенциала φ, плотностей зарядов ρ₊ и ρ_- положительных ионов и электронов и соответствующих плотностей тока j₊ и j_-;

I, III. V и VII — соответственно астоново, катодное, фарадеево и анодное темные пространства; II и VIII — соответственно катодный и анодный светящиеся слои; IV и VI — зоны свечения соответственно отрицательного катодного и положительного анодного; А и К — анод и катод разряда

Тлеющий разряд не может существовать без катодных областей. При изменении положения катода в пространстве относительно стенок камеры или второго электрода катодные области разряда перемещаются вместе с ним, не изменяя своей структуры. Положительный столб разряда, напротив, не является существенной частью разряда. Если приближать анод к катоду, сокращается область положительного столба. Анодная область не является необходимой для горения разряда: отдельные части катодной области являются переходными участками между положительным столбом разряда и металлическим анодом.

Физические процессы, происходящие в катодных областях разряда, можно описать следующим образом. При бомбардировке катода ионами, ускоренными сильным электрическим полем вблизи катода, и быстрыми атомами, обладающими высокой кинетической энергией вследствие присущего плазме разряда эффекта перезарядки, катод испускает электроны. Эмиссия электронов происходит также вследствие фотоэффекта, возникающего благодаря излучению атомов в разряде. Эти электроны, ускоряясь в направлении к аноду, приобретают энергию, достаточную для ионизации атомов газа. Новые электроны, возникающие при ионизации газа, ускоряются полем, а положительные ионы перемещаются к катоду, бомбардируют его поверхность и вызывают эмиссию новых электронов. Если при ионизации газа в катодных частях разряда каждый испускаемый катодом электрон производит столько актов ионизации и возбуждения атомов, что в результате катод испускает новый электрон, то поддерживается равновесие поступающих