Разряд Таунсенда - несамостоятельный и самостоятельный квазистационарный электрический разряд
в газе при низких давлениях (~ неск. тор) и очень малых токах (<=10-5
А). Электрич. поле в разрядном промежутке однородно или слабо неоднородно и
не искажается пространственным зарядом, имеющим маленькую плотность.
Назван по имени Дж. Таунсенда (J. Townsend), создавшего в 1900 его теорию. Согласно
этой теории, электроны производят в газе ударную ионизацию, характеризуемую
коэф. a - числом ионизации, к-рые создаёт один электрон на единице пути своего
движения от катода к аноду. Образованные при этом ионы могут либо также ударной
ионизацией создавать на единице пути своего движения к катоду b ионизации, либо
при ударе о катод вырывать у электронов на каждый ион. Коэф. a, b и g наз. коэф.
Таунсенда. Этими коэф. можно описывать разрядный ток. В случае плоских электродов,
находящихся на расстоянии d друг от друга, и первичного тока i0, создаваемого внеш. ионизатором, разрядный ток, определяемый указанными процессами,
описывается след. ф-лами:
при наличии объёмной ионизации
положит. ионами;
при вырывании положит.
ионами электронов из катода;
при наличии обоих действий
положит. ионов.
Исследование элементарных
процессов в разряде показало, что объёмной ионизацией положит. ионами можно
пренебречь, поэтому реальной является только ф-ла (2). Л. Лёб (L. Loeb) предположил,
что осн. процессом вырывания электронов из катода является фотоэффект ,вызванный
фотонами, возникающими в разрядном промежутке. Ф-ла Лёба имеет вид
где Э-число фотонов, возникающих
при прохождении электроном единицы пути; m-коэф. поглощения фотонов в газе;
g - геометрический фактор ,определяющий число фотонов, идущих к катоду;
h - число фотоэлектронов, приходящихся на один фотон, достигающий катода.
Обозначая hgq/(a -m) = g, можно получить ф-лу, практически не отличающуюся от
(2). Эта ф-ла обычно принимается для несамостоятельного разряда Таунсенда при его описании
и анализе, включая при этом в коэф. у все процессы, приводящие к вырыванию электронов
из катода.
Теория разряда Таунсенда позволяет
объяснить переход несамостоятельного разряда в самостоятельный. Условием для
этого перехода является равенство нулю знаменателя в любой из приведённых ф-л.
Математически это означает, что ток в разряде стремится к бесконечности. Такой
вывод получается потому, что исключено из рассмотрения время развития разряда.
Реально переход несамостоятельного разряда в самостоятельный означает пробой,
при к-ром ток разряда неограниченно возрастает, будучи ограничен лишь параметрами
цепи. Физически равенство нулю знаменателя, или
означает, что взамен одного
электрона, покидающего катод, в результате всех процессов в объёме и на поверхности
катода появляется новый электрон. Условие (5) выполняется при определ. значениях
коэф. Таунсенда, к-рые зависят от напряжённости поля и давления газа; согласно
Таунсенду, коэф. а описывается ф-лой
Хотя анализ реальных элементарных процессов взаимодействия электронов с молекулами газа приводит к более строгому выражению для а, теория разряда Таунсенда, включая ф-лу (6), позволила обосновать Пашена закон, в частности, объяснить наличие минимума на кривой зависимости напряжения зажигания разряда от pd. Самостоятельный разряд Таунсенда наз. также тёмным разрядом.
Дальнейшее развитие теория разряда Таунсенда получила в работах В. Роговского (W. Rogowski), учитывающих образование объёмного заряда между электродами и временной ход развития разряда. При повышении тока разряда Таунсенда переходит в тлеющий разряд.
Л. А. Сена
|
|
 |
