淺談真空泵的高頻(pín)放電現象(xiàng)
發布時間:2022/02/25 14:51:02
高頻放電就是當兩個電極間有高頻交變電場存在時所引起的(de)放電(diàn)形式。當放電管兩端(duān)加(jiā)上交變(biàn)電壓時,氣體中的電(diàn)子和正離子便在交(jiāo)變電場作用下産生(shēng)附加的諧振動。因正離(lí)子質量比電子大得多,諧振動振幅很小。當真空泵頻率(lǜ)較(jiào)低,諧(xié)振動的振幅遠大于(yú)兩極間的距離(lí)時,電子在每(měi)個半周期中都經過崩(bēng)潰、放電、熄滅的全過程,這(zhè)時的放電情況和直流情(qíng)況一樣。當(dāng)頻率(lǜ)較高時,諧振動的振幅遠小于兩極間的(de)距離時,由于電子不斷地來回運動,其電離能力将大大加強。
因電子諧振動的振幅很小,進人(rén)電極的(de)電子數量将大大減少。這樣保證氣體自持放電(diàn)的電子将不再由電極(jí)産生的二次電子來提供,而是由電子來(lái)回運動時由電離(lí)産生的電子來提供。這(zhè)時雖然(rán)也有少量正離子、光子(zǐ)轟擊電極産生(shēng)二次(cì)電子,但由于兩個電(diàn)極的(de)極性不斷發生(shēng)變化,二次(cì)電子的振動方向有(yǒu)時與進人電極(jí)的電子流方向(xiàng)相同,有時相反。因此(cǐ)它對保證自持條件并不有利。
真空(kōng)泵這種高頻放電,隻要有高(gāo)頻電場便可形成,不一(yī)定僻要電極,所以一般又稱無極放(fàng)電。無極放(fàng)電不僅能在交變的電場下(xià)形(xíng)成,而且(qiě)可以在交變磁場下形成。因(yīn)交變磁場能産(chǎn)生禍旋電(diàn)場,氣(qì)體中由于殘餘電離(lí)産生(shēng)的電子在渦旋電場的作用(yòng)下圍繞磁力線作加速運動(dòng),由此産生(shēng)大量電(diàn)離(lí)。當磁場方向沿放電管的(de)軸線方向時,渦旋電場将(jiāng)沿半徑方向逐漸減弱,電(diàn)子的電離能力也沿半徑(jìng)方向減弱,因而形(xíng)成了沿半徑方向的電子與離(lí)子的濃度梯度。
在濃度梯度的作用下,電子和離(lí)子從(cóng)軸線向管壁擴散。由于電子擴散比離子快,擴散結果,在軸線處出現正電位,在管壁處出現負電位,這樣又(yòu)産生了由軸線指向管壁的靜電場。因此,放電管中存在兩種電場,一是(shì)圍繞磁力線的渦旋(xuán)電場,一是從軸線(xiàn)指向管(guǎn)壁的靜(jìng)電場。電子在這兩個電場的同時作用下,一面圍繞軸線運動,一面向管(guǎn)壁(bì)擴展,結果形成一系列的同心光環(huán)。由于不同半徑(jìng)上電子的能最不同,激發(fā)的能級和數量不同,因此(cǐ)半(bàn)徑不同的光(guāng)環,具有不同的顔色。
高(gāo)頻放電時(shí)的着火電壓是放電發生(shēng)時加在電極上的交變電位差的振幅。這個電壓的振(zhèn)幅比直流(liú)放電的着火電(diàn)壓低。高頻擊穿電場強度與氣壓有關。氣壓愈高,擊穿電場強度也愈(yù)大,擊穿時的頻率也愈(yù)高。高頻放(fàng)電在(zài)雷達(dá)和脈沖技術方面有廣泛的應用。