Электродинамика газового разряда. Типы разрядов в постоянном электрическом поле. Статическое состояние в окрестности эмитирующего катода (модель Маккоуна). Искровой и коронный разряды, страница 7

При давлениях выше атмосферного и длинах больше сантиметра образуется тонкий искровой канал, касающийся катода – это стримерный разряд. Определяющим условием возможности развития искрового канала является превышение скорости ионизации над скоростью потерь электронов на прилипание.

15.8. Тлеющий разряд. При малых токах () разряд происходит без свечения, он называется темным.

Увеличение тока приводит к световым явлениям в тлеющем разряде. Как правило, в тлеющем разряде четко видны три области: прикатодная область, яркий положительный столб, и прианодный слой. Ключевым физическим фактором , определяющим специфику тлеющего разряда является механизм прохождения тока в прикатодной области. Это самоподдерживающийся разряд с холодным катодом, испускающий электроны в результате вторичной эмиссии. Отличительный признак тлеющего разряда – существование вблизи катода слоя с большим положительным объемным зарядом и значительным катодным падением потенциала (100-400 , и более). Ток здесь переносится преимущественно ионами, которые набирают энергию в прикатодном перепаде потенциала. Ионы «бомбардируют» катод и вызывают эмиссию электронов.

Если расстояния между катодом и анодом не достаточно для формирования катодного слоя, то тлеющий разряд не загорается. Если межэлектродное расстояние достаточно велико, то между катодным слоем и анодом образуется в целом электронейтральная слабоионизированная неравновесная плазма со слабым полем. Средняя, однородная часть этой области (Рис. 15.2) называется положительным столбом. На свойствах положительного столба не сказываются приэлектродные процессы. Положительный столб – это как бы проводник, соединяющий приэлектродные слои. От анода он отделяется анодным слоем. Положительный столб можно сделать сколь угодно длинным, увеличивая расстояние между электродами, лишь бы приложенного к ним напряжения хватало на поддержание плазмы в столбе. Если рабочим веществом являются благородные газы, то часто положительный столб бывает слоистым.Эти слои называются стратами.

Особенностью тлеющего разряда является своеобразная «автономия» приэлектодных слоев. Если сближать электроды, то изменяться будет только длина положительного столба, а приэлектордые слои практически не изменяются. Если промежуток между электродами маленький, то положительный столб не формируется. Главная роль в приобретении газовым промежутком способности пропускать ток принадлежит катодному слою, без которого тлеющий разряд существовать не может. Тлеющий разряд используется в газосветных приборах и в мощных электроразрядных лазерах на .

Тлеющему разряду свойственно чередование темных и светящихся слоев (Рис. 15.2). Рядом с катодом имеется темная область (астоново темное пространство), затем расположена узкая светящаяся область (катодный слой) и далее расположена темная область. (катодное темное пространство). Следующая за ним область отрицательного свечения резко отделена от темного катодного пространства. В направлении анода отрицательное свечение уменьшается и переходит в темное фарадеево пространство. За ним расположен светящийся положительный столб. Около анода существует небольшое темное анодное пространство. У поверхности анода образуется узкая пленка анодного свечения. При повышении давления все слои сжимаются и стягиваются к катоду и происходит сжатие столба к оси трубки. По мере сближения электродов, сначала пропадает фарадеево пространство, затем отрицательное свечение. Когда не остается места для катодного края отрицательного свечения, разряд гаснет. На Рис. 15.2 изображено распределение различных параметров разряда.

15.9. Амбиполярная диффузия слабоионизированной плазмы. Рекомбинация. Положительный столб тлеющего разряда. Вольт - амперная характеристика (ВАХ) разряда между электродами.