氣體放電

內(nèi)容概要

　　氣體放電在環(huán)境保護、氣體照明、材料處理等方面具有廣泛的應(yīng)用前景，近幾年受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，取得了令人矚目的研究成果?！稓怏w放電》全面系統(tǒng)地介紹了氣體放電基礎(chǔ)理論、等離子體物理基礎(chǔ)知識以及各種形式氣體放電的特點和放電規(guī)律，將近年來國內(nèi)外在該領(lǐng)域的研究成果吸收并加以總結(jié)，體現(xiàn)了國內(nèi)外該學(xué)科的最新研究進展?！稓怏w放電》重點討論氣體放電的基本物理過程、輝光放電、電弧放電、火花放電、電暈放電和介質(zhì)阻擋放電?！　　稓怏w放電》可供從事氣體放電、氣體激光、靜電放電及等離子體物理研究的科技人員參考，也可作為相關(guān)專業(yè)研究生或高年級大學(xué)生的教材。

書籍目錄

第1章氣體物質(zhì)原子物理模型 1.1氣體放電中的基本粒子 1.2單電子系統(tǒng)及量子數(shù) 1.2.1玻爾原子模型 1.2.2量子數(shù)和能級圖 1.2.3軌道角量子數(shù)和軌道磁量子數(shù) 1.2.4塞曼效應(yīng)及電子的自旋 1.3多電子系統(tǒng)及電子組態(tài) 1.4L—S耦合 1.5原子能級和分子能級 1.5.1L—S耦合的原子態(tài)符號 1.5.2帕刑符號 1.5.3原子能級圖 1.5.4能級間距和蘭德規(guī)則 1.5.5選擇定則 1.5.6分子能級 第2章氣體放電的基本物理過程 2.1激發(fā)與電離 2.1.1碰撞激發(fā)與碰撞電離 2.1.2光激發(fā)和光電離 2.1.3熱激發(fā)和熱電離 2.2平均自由程與碰撞截面 2.2.1平均自由程 2.2.2碰撞截面 2.2.3碰撞時的能量轉(zhuǎn)移 2.3氣體中電子能量分布 2.4帶電粒子在氣體中的運動 2.4.1帶電粒子的熱運動 2.4.2帶電粒子的擴散運動 2.4.3帶電粒子的漂移運動 2.4.4離子的漂移運動 2.4.5電子的漂移運動 2.4.6帶電粒子的雙極性擴散運動 2.5復(fù)合 2.5.1輻射復(fù)合 2.5.2離解復(fù)合 2.5.3雙電子復(fù)合 2.5.4三體復(fù)合 2.5.5離子復(fù)合 2.5.6離子及電子擴散到器壁上引起的復(fù)合 第3章氣體放電等離子體概論 3.1等離子體的基本概念及其分類 3.1.1等離子體 3.1.2等離子體分類 3.1.3等離子體狀態(tài)分析 3.1.4等離子體的基本參量 3.1.5等離子體的基本長度 3.1.6等離子體的時空特征量 3.2等離子體的電中性和德拜屏蔽 3.3等離子體鞘層 3.4等離子體振蕩 3.4.1電子等離子體振蕩 3.4.2離子等離子體振蕩 3.5等離子體判據(jù) 3.6氣體放電的相似性 3.6.1研究相似性原理的目的 3.6.2氣體放電的相似定律 3.6.3相似性定律與放電基本過程的關(guān)系 第4章湯森放電與氣體擊穿 4.1氣體放電的伏安特性 4.2湯森放電理論 4.2.1電子雪崩理論 4.2.2α過程 4.2.3γ過程 4.2.4第一湯森電離系數(shù)α  4.2.5第三湯森電離系數(shù)γ 4.3氣體擊穿與帕刑定律 4.3.1自持放電條件與擊穿判據(jù) 4.3.2帕刑定律 4.3.3雜質(zhì)氣體對擊穿電壓的影響 4.3.4電極對擊穿電位的影響 4.3.5電場分布對擊穿電位的影響 4.4羅果夫斯基空間電荷理論 第5章輝光放電 5.1正常輝光放電結(jié)構(gòu)和分布 5.1.1陰極區(qū) 5.1.2負輝區(qū) 5.1.3法拉第暗區(qū) 5.1.4正柱區(qū) 5.1.5 陽極區(qū) 5.2輝光放電的陰極區(qū) 5.2.1電荷密度的計算 5.2.2電流密度的計算 5.2.3陰極位降的計算 5.3輝光放電的正柱區(qū) 5.3.1正柱中帶電粒子密度的徑向分布 5.3.2正柱中的電子溫度T與PR的關(guān)系 5.3.3正柱中的軸向電場 5.3.4正柱中的徑向電位 5.4輝光放電的陽極區(qū) 5.5各種氣壓條件下的輝光放電 5.6空心陰極放電 5.6.1空心陰極放電的產(chǎn)生和主要特征 5.6.2阻塞放電 5.6.3陰極濺射 第6章電弧放電 6.1 電弧放電的基本性質(zhì) 6.1.1定義及特征 6.1.2電弧的分類 6.1.3電弧的啟動 6.2電弧放電的結(jié)構(gòu)及其特性 6.2.1電弧放電的結(jié)構(gòu) 6.2.2陰極發(fā)射機理 6.2.3正柱區(qū)等離子體特性 6.2.4陽極位降 6.3伏安特性 6.3.1直流電弧的伏安特性 6.3.2交流電弧的伏安特性 6.4不同氣壓下的電弧放電 6.4.1高低氣壓電弧放電的差異 6.4.2低氣壓電弧放電 6.4.3高氣壓電弧放電 第7章火花放電 7.1火花放電的基本性質(zhì) 7.1.1火花放電的特征 7.1.2火花放電的形式 7.1.3流注 7.1.4火花放電常用電路 7.2火花放電擊穿條件 7.3流注理論 7.3.1流注理論的提出 7.3.2Reather判據(jù) 7.3.3Meek判據(jù) 7.3.4正、負流注的發(fā)展機理 7.3.5流注的形成機理 7.3.6水分子對流注發(fā)展的影響 第8章電暈放電 8.1電暈放電的基本性質(zhì) 8.1.1定義 8.1.2特征 8.1.3分類 8.2電暈放電閾值判據(jù) 8.2.1電極的幾何結(jié)構(gòu) 8.2.2閾值電壓 8.3電暈放電機理 8.3.1正電暈 8.3.2負電暈 8.4連續(xù)電暈放電的伏安特性 第9章介質(zhì)阻擋放電 9.1介質(zhì)阻擋放電基本概念 9.1.1介質(zhì)阻擋放電技術(shù)的發(fā)展 9.1.2介質(zhì)阻擋放電基本原理 9.1.3介質(zhì)阻擋放電的應(yīng)用 9.2介質(zhì)阻擋放電特征參量 9.2.1介質(zhì)阻擋放電的電場強度 9.2.2介質(zhì)阻擋放電的等效電路 9.2.3放電形態(tài)隨氣壓變化的規(guī)律 9.2.4不同材料放電特性的比較 9.2.5介質(zhì)阻擋放電的功率 9.2.6介質(zhì)阻擋放電的李薩如圖形 9.2.7功率因子 9.3介質(zhì)阻擋放電的物理過程 9.3.1介質(zhì)阻擋放電的擊穿和微放電 9.3.2介質(zhì)阻擋放電中自由基和準(zhǔn)分子的形成 9.4介質(zhì)阻擋放電等離子體的診斷方法 9.4.1靜電探針法 9.4.2光譜分析法 9.4.3微波透射測量法 9.4.4電荷—電壓圖形法 參考文獻

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   第5章 輝光放電 輝光放電（glow discharge）就是在街頭的霓虹燈中所看到的發(fā)出非常柔和的光的放電。它是一種穩(wěn)態(tài)的自持放電，因放電時管內(nèi)出現(xiàn)特有的輝光而得名。 輝光放電是氣體放電現(xiàn)象的一種重要形式，也是一種常用的放電類型。大多數(shù)氣體激光器就是利用輝光放電的正柱區(qū)作為活性介質(zhì)工作的，冷陰極熒光燈、霓虹燈、原子光譜燈等氣體放電也是利用輝光放電來實現(xiàn)發(fā)光的。離子管的穩(wěn)壓管、冷陰極閘流管等是利用輝光放電原理制成的。此外，在各種物理電子裝置和微電子加工中也廣泛應(yīng)用到輝光放電，如離子束裝置中的冷陰極離子源，半導(dǎo)體工藝中的等離子體刻融，薄膜的濺射沉積和等離子體化學(xué)氣相沉積等。 5.1 正常輝光放電結(jié)構(gòu)和分布 如圖4—2所示，當(dāng)電壓增加到擊穿電壓VS時，放電管著火，電流迅速增長，在外電路電阻的限流作用下，放電穩(wěn)定在EF部分的正常輝光放電區(qū)，這時沿著存在有電場的管軸方向，放電管發(fā)光的空間呈現(xiàn)明暗相問的光層分布，分成圖5—1（a）所示的五個不同區(qū)域，即陰極區(qū)（cathode space）、負輝區(qū)（negative glow space）、法拉第暗區(qū)（Faraday dark space）、正柱區(qū)（positive column space）和陽極區(qū)（anode space）。不同區(qū)域中，其發(fā)光強度、電位、電場強度、空間電荷分布和電流密度的大小不同，具體分布見圖5—1（b）～（h）。這些分布都是由實驗的觀測結(jié)果推定的，沒有完整地用數(shù)學(xué)公式表示它們的理論。 5.1.1 陰極區(qū) 這個區(qū)域也稱為陰極位降或暗區(qū)——陰極與a之間，占有管壓降的大部分，是維持放電必不可少的區(qū)域。仔細觀察陰極暗區(qū)時，會發(fā)現(xiàn)靠近陰極有一發(fā)光弱的膜，稱為陰極輝光。在像He、Ne那樣的激發(fā)電壓高的氣體情況下，可以辨認出在陰極輝光和陰極之間還存在一個很窄的暗區(qū)。結(jié)果，陰極輝光將陰極區(qū)分割成兩部分，即陰極暗區(qū)是從陰極面開始由阿斯頓暗區(qū)（Aston）、陰極輝光、克魯克斯（Crookes）暗區(qū)三個部分組成。 （1）阿斯頓暗區(qū)。是緊靠陰極的一層很薄的暗區(qū)，在該區(qū)域電子剛從陰極逸出，受電場加速很小，從電場獲取的能量不足以激發(fā)原子，所以不發(fā)光。 （2）陰極輝光區(qū)。經(jīng)過阿斯頓暗區(qū)后，電子從電場獲得的能量已足以使原子激發(fā)；受激原子通過輻射躍遷，或外部進入的正離子向陰極移動，而在空氣中形成微紅色或橘黃色的輝光。陰極輝光區(qū)的正電荷密度很高。陰極輝光區(qū)的大小取決于氣體的性質(zhì)和充氣壓的高低，在多數(shù)情況下，陰極輝光緊貼在陰極上掩蓋了阿斯頓暗區(qū)。

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