什么是輝光放電

2024-12-16

稀薄氣體中的自激導電現象。其物理機制是：放電管兩極的電壓加大到一定值時，稀薄氣體中的殘余正離子被電場加速，獲得足夠大的動能去撞擊陰極，產生二次電子，經簇射過程形成大量帶電粒子，使氣體導電。輝光放電的特點是電流密度小，溫度不高，放電管內產生明暗光區，管內的氣體不同，輝光的顏色也不同。正常輝光放電時，放電管極間電壓不隨電流變化。輝光放電的發光效應被用于制造霓虹燈、熒光燈等光源，利用其穩壓特性可制成穩壓管（如氖穩壓管）。 氣體在低氣壓狀態下的一種自持放電。對玻璃圓柱狀放電管兩端施加電壓，當壓力處于1～0.1托的范圍時，由陰極逸出的電子在氣體中發生碰撞電離和光電離，此時放電管的大部分區域都呈現彌漫的光輝，其顏色因氣體而異，故稱輝光放電。輝光放電與暗放電和電弧放電共同組成可連續變化的3種基本放電形式。
1831~1835年, M. 法拉第在研究低氣壓放電時發現輝光放電現象和法拉第暗區。1858年,J. 普呂克爾在1/100托下研究輝光放電時發現了陰極射線，成為19世紀末粒子輻射和原子物理研究的先軀。
輝光放電有亞正常輝光和反常輝光兩個過渡階段，放電的整個通道由不同亮度的區間組成，即由陰極表面開始，依次為：①阿斯通暗區；②陰極光層；③陰極暗區(克魯克斯暗區) ；④負輝光區；⑤法拉第暗區；⑥正柱區; ⑦陽極暗區; ⑧陽極光層。其中以負輝光區、法拉第暗區和正柱區為主體。這些光區是空間電離過程及電荷分布所造成的結果，與氣體類別、氣體壓力、電極材料等因素有關，這些都可以從放電理論上作出解釋。輝光放電時，在兩個電極附近聚集了較多的異號空間電荷，因而形成明顯的電位降落，分別稱為陰極壓降和陽極壓降。陰極壓降又是電極間電位降落的主要成分，在正常輝光放電時，兩極間的電壓不隨電流變化，即具有穩壓的特性。
輝光放電的主要應用是：①利用它的發光效應（如霓虹燈）和正常輝光放電的穩壓特性(如氖穩壓管) 。②利用輝光放電的正柱區產生激光的特性，制做氦氖激光器。