淺談真空泵的高頻放電現象
發布時間:2022/02/25 14:51:02
高頻放(fàng)電就是當兩個電極間有(yǒu)高頻(pín)交變電場存在時所引起的放電形式。當放電管兩端加上交變電壓時(shí),氣體中的電子和正離子便在交變電場(chǎng)作用下産生附加的(de)諧振動。因正離子質量比電子大得多,諧(xié)振動振幅很小。當真空泵頻率較低(dī),諧振(zhèn)動的振幅遠大于兩極間的距(jù)離時,電子在每個半周期中都(dōu)經過崩潰、放電、熄滅(miè)的全(quán)過程,這時的放電情況和直流情況一(yī)樣。當頻率較(jiào)高時(shí),諧振動的振幅遠小(xiǎo)于兩極間的距離時,由(yóu)于電子(zǐ)不斷地來(lái)回運動,其電離能力(lì)将(jiāng)大大(dà)加強。
因電子諧振動(dòng)的振幅很小,進人電極的電子數(shù)量将大大減少。這樣保證氣體自持放電的電子将不再由電(diàn)極産生的二次電子(zǐ)來(lái)提供,而是由電子(zǐ)來回運動時由電離産生的電子來提供。這時雖然也有少量正離子、光(guāng)子轟擊電極産生二(èr)次電子,但由于兩個電極的極性(xìng)不斷發生變化,二次電子的振動方向有時與(yǔ)進人電(diàn)極的(de)電子流方(fāng)向(xiàng)相同,有時相反。因(yīn)此它(tā)對保(bǎo)證自持條件并不有利。
真空泵這種高頻放電,隻要有高頻電(diàn)場便可形成,不一定僻要電極,所以一(yī)般(bān)又稱無極(jí)放電。無極放電不僅(jǐn)能在交變(biàn)的電(diàn)場下形成,而且(qiě)可以在交變磁場下形成(chéng)。因交(jiāo)變磁場能産生禍旋(xuán)電場,氣體中由于殘餘電(diàn)離産生的電子在渦旋(xuán)電場的作用下圍繞磁(cí)力線作加速運動,由此産生大(dà)量電離。當磁(cí)場方向(xiàng)沿放(fàng)電管(guǎn)的軸線方(fāng)向時(shí),渦旋電場将沿(yán)半(bàn)徑(jìng)方向逐漸減弱,電子的(de)電(diàn)離能力也(yě)沿半徑方(fāng)向減弱,因而形成了沿半(bàn)徑(jìng)方向的電子(zǐ)與離子的(de)濃度梯度。
在濃度梯(tī)度的作用(yòng)下,電子和離子從軸線向管壁擴散。由于電子擴散比離子快(kuài),擴散結(jié)果,在軸線處出現正電位,在(zài)管壁處(chù)出現負電位,這(zhè)樣又産生了由軸線指(zhǐ)向管壁的靜電場。因(yīn)此,放電管(guǎn)中存在兩種電場,一(yī)是圍繞磁力線的(de)渦(wō)旋電場,一(yī)是從軸線(xiàn)指向管壁(bì)的靜電場。電子在這兩個電場的同時作用下,一面圍繞軸線運動,一面(miàn)向管壁擴(kuò)展,結果形(xíng)成一系列的同心光環。由于不(bú)同半(bàn)徑上電子的能最(zuì)不同(tóng),激發的能(néng)級(jí)和數量不同,因此半徑不同的光環,具有不同的顔色。
高(gāo)頻放(fàng)電時的着(zhe)火電壓是(shì)放電發生時加在電(diàn)極上的交變電位差的振幅。這個電壓的振幅(fú)比直(zhí)流放電的(de)着火電壓低。高頻擊穿電場強度與氣(qì)壓有關。氣壓(yā)愈高,擊穿電場強度也愈大,擊穿時的頻率也愈高(gāo)。高頻(pín)放電在雷達和(hé)脈沖(chòng)技術方面有廣泛的應用。