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汤逊放电理论与流注放电理论简介(翻译自B.Elliason的综述文章)

2007-03-29 14:38阅读:
间隙击穿的机理有两种,一种是汤逊理论,另一种是流注理论。二者适用范围不同,一般nd较小时,气体击穿是汤逊放电;nd较大就是流注放电。
汤逊放电中,气体间隙击穿只能产生很少的空间电荷,雪崩和阴极二次电子发射形成反馈(二次电子发射主要由离子和紫外光子碰撞阴极引起),维持放电。阴极材料对放电过程影响很大,材料表面逸出功越小,二次电子发射就越容易。
大气压下的气体放电大多是流注放电。在流注放电情况下,第一次雪崩击穿过程中就会产生大量的空间电荷,这些空间电荷在传播路径上数量指数增长,它们形成的本征电场(自感应电场)会在雪崩头部与外施电场叠加,从而加强了雪崩头部与阳极间的电场强度。流注放电的击穿机理有两种:
1)正流注。由于很高的局部本征场作用,雪崩尾部的高能电子被加速,它们会快速离开(逸散电子)并引导放电通道向阳极发展。这些由逸散电子所产生的放电通道会导致流注以很快的速度传播,远远快于只考虑电子漂移速度的情况。一旦空间电荷到达阳极,由空间电荷形成的电场就会发生反转,进而形成高强度的电场波向阴极传播,电离路径上的原子和分子,仿佛一个向阴极扩展的电子波。这样在空间电荷通过间隙后,一个导电通道就形成了。中等间隙距离下容易导致这样的正流注放电。
2)负流注。雪崩发展过程中,一些激发的原子和分子会发射出紫外的光子,这些光子会产生两方面作用:一是碰撞阴极表面产生二次电子发射,增强雪崩的强度,促进放电通道的形成;二是导致雪崩头部与电极之间原子和分子的电离。Garllimberti把电离产生的电子称为种子电子,这些种子电子会导致新的次雪崩,次雪崩与主雪崩的结合会加速放电向阴极的扩展。这一过程反复进行,间接导致了空间电荷向阴极传播,形成负流注。这一理论用于解释负极性电晕放电中的流注传播比较有效。

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