SKP70N06式中 u―电子电荷,h=1.6×10ˉ19(C);

Uy―游离电位(V)。

所以,通常为了方便,游离能的数值直接以游离电位的数值表示,而将其单位改用电子伏(eV)。所谓一个电子伏即一个电子在真空中经过1V电位差所获得的动能。例如,氢的游离能为13.54 eV,就表示氢的游离能Wy=13.54×1.6×10ˉ19J。

显然,游离的气体中含有带电粒子一电子和正离子,因此它能导电。但是气体中含有的带电粒子多少不同,气体的导电能力也就不一样,通常用游离度表示气体导电的程度。所谓游离度是指在气体的总粒子中所含有带电粒子的比例。带电粒子含量越多,气体的游离度也越高,气体的电导率越大。

如果外界作用于原子的能量不够大,使得在正常轨道上运转的电子吸收这些能量以后,不能脱离原子核引力范围,只能使电子跳到较外层的轨道上,从而增加了原子的内能,这种现象称为激励。激励所需的能量称为激励能,它的单位也以eV表示。一个原子可以有几个激励能,它们分别对应于不同的外层轨道。

已被激励的中性粒子比较容易游离,因为这时所需的游离能少于正常中性粒子所需的游离能,减少的数值即等于该元素的激励能。这种经过激励状态再游离的现象叫做分级游离。激励是一种不稳定的状态,大多数被激励的中性粒子能以光量子的形式释放掉能量,自动地返回到正常状态。中性粒子处于激励状态的时间一般低于10ˉ9~10ˉ8。

游离方式按带电粒子的来源分为两大类:表面发射和空间游离。金属电极表面在某些情况下能够发射电子进入极间气体,这叫表面发射。按照发射电子的原因,它又可分为下列几种:

热电子发射―当金属表面温度,升高时,其表面的自由电子可能获得足够高的动能,使其有可能越过金属表面的位垒而逸出金属,这种现象叫做热电子发射(也可称热发射)。一个电子逸出金属所需的能量称之为逸出功uyc单位也是eV(电子伏)。

强场发射―当金属表面存在较高的电场强度(大于106V/cm)时,金属表面位垒的厚度将减小,以致自由电子有可能在常温下穿过位垒而逸出金属(即所谓隧道效应),这种现象称为强场发射(也称为高电场发射、场致发射或冷发射等)。

光发射―各种光线(红外线、可见光、紫外线以及其他射线)照射到金属表面时,也可能起跑子从金属表面逸出.这种现象称为光发射。

光的波长越短,引起发射的作用越强,并且电子从金属表面逸出的速度越高。波长较长的光量子,其能量不足以直接造成电子发射,但它们可以被金属吸收,使自由电子运动加速,其中最快者就更容易逸出金属。

二次电子发射―在电场作用下,正离子以很高的速度撞击阴极,或者电子以很高的速度,著Fi可能使金属表面发射电子,这种现象称为二次电子发射。如果带电粒子的动能很大(例如在高度真空的强电场电极之间),一个带电粒子甚至能撞出一个以上的电子。在气压较高的放电间隙中,通常阴极表面附近电场强度较高,所以阴极表面二次电子发射作用较强,在气体放电过程中起着重要的作用。

空间游离度要大于一般气体的游离度。图2-21表示的是铜、汞蒸气和几种气体的游离度与温度的关系。由此可知,在同一温度下,当气体中混有金属蒸气时,其游离度要比纯气体时高,即其电导率较大。

应当指出,热、光也和碰撞一样,可以先使中性粒子激励,然后再使之游离。在实际情况下遇到的空间游离,常常不是单一的方式。例如,在电场游离过程中,由碰撞而产生的电子,中性粒子表面和正离子可能彼此相遇而复合成中性粒子,复合时释放出的能量以光量子的形式辐射给周围T(×103K)的中性粒子,引起后者游离、激励或者加速它,铜、汞蒸气和凡种气体们的热运动。在热游离的过程中,光游离的作的游离度与温度的关系用更加强烈,这一点可从电弧发出强烈的紫外线光得到说明。

消游离方式游离产生新的带电粒子,使气体中带电粒子的含量增加。与此同时,在游离气体中还进行着一个相反的过程,也即存在着带电粒子不断减少的过程,这个过程叫做消游离。所谓消游离是指游离气体中带电粒子自身消失或失去电荷而变为中性粒子的现象。消游离的方式有复合和扩散两类。

复合两个带有异号电荷的粒子相遇后相互作用而消失电荷的现象叫做复合。在实际情况下复合的方式有下述几种。

表面复合―电子进入阳极;负离子接近阳极后将电子移给阳极,自身变为中性粒子;正离子接近阴极后从阴极取得电子,自身变为中性粒子。这些现象都属于表面复合。

还有带电粒子接近未带电的金属表面时,会在金属表面感应出相反的电荷。由于库仑力的作用,带电粒子被吸附在金属表面。此时如果有另外一个带异号电荷的带电粒子也走向该金属表面,则两带电粒子通过金属分别交出和取得电子而变成中性粒子,这一过程如图2-22所示。在绝缘材料表面,由于绝缘体被带电粒子感应而极化后,能吸引异号的带电粒子,因而也会产生类似金属表面的复合情况在金属表面的复合过程.

空间复合―在两极之间的间隙中,如正离子和电子相遇,就可直接复合形成一中性粒子,这种复合方式叫直接复合。有时一个电子可能先和中性粒子粘合形成负离子,然后再和正离子复合形成两个中性粒子,这种复合方式叫做间接复合,图2-23所示的是空间间接复合的过程。

复合的过程也是电子和正离子的电磁场相互作用的结果,这也需要一定的作用时间。带电粒子的运动速度越高,复合的可能性越小。由于电子的运动速度很大,所以空间直接复合的几率比空间间接复合的几率小得多(约小1000倍)。电子和中性粒子形成负离子的可正离子电子.

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