第02講 氣體電介質(zhì)絕緣特性 高電壓

1、第第2 2講講 1 氣體電介質(zhì)的絕緣特性（一）氣體電介質(zhì)的絕緣特性（一）2氣體氣體空氣：應(yīng)用最廣的絕緣材料空氣：應(yīng)用最廣的絕緣材料3氣體失去絕緣性能氣體失去絕緣性能氣體放電氣體放電均勻電場均勻電場極不均勻電場極不均勻電場氣體放電的主要形式（預(yù)備知識）氣體放電的主要形式（預(yù)備知識） 根據(jù)氣體壓力、電源功率、電極形狀、材質(zhì)等因素的根據(jù)氣體壓力、電源功率、電極形狀、材質(zhì)等因素的不同，擊穿后氣體放電可具有多種不同形式。利用不同，擊穿后氣體放電可具有多種不同形式。利用放電管可以觀察放電現(xiàn)象的變化放電管可以觀察放電現(xiàn)象的變化 n輝光放電輝光放電n電弧放電電弧放電n火花放電火花放電n電暈放電電暈放電n刷狀放

2、電刷狀放電輝光放電輝光放電（Glow Discharge) n當(dāng)氣體壓力不大，電場較均勻、電源功率很?。ǚ烹姰?dāng)氣體壓力不大，電場較均勻、電源功率很小（放電回路中串入很大阻抗）時(shí)，外施電壓增到一定值后，回路中串入很大阻抗）時(shí)，外施電壓增到一定值后，回路中電流突增至明顯數(shù)值，管內(nèi)陰極和陽極間整個回路中電流突增至明顯數(shù)值，管內(nèi)陰極和陽極間整個空間忽然出現(xiàn)發(fā)光現(xiàn)象空間忽然出現(xiàn)發(fā)光現(xiàn)象 。n特點(diǎn)是放電電流密度較小，放電區(qū)域通常占據(jù)了整個特點(diǎn)是放電電流密度較小，放電區(qū)域通常占據(jù)了整個電極間的空間。霓虹管中的放電就是輝光放電的例子電極間的空間。霓虹管中的放電就是輝光放電的例子。管中所充氣體本同，發(fā)光顏色也不

3、同。管中所充氣體本同，發(fā)光顏色也不同 。輝光放電輝光放電6輝光放電的主要輝光放電的主要應(yīng)用是利用其發(fā)應(yīng)用是利用其發(fā)光效應(yīng)，如霓虹光效應(yīng)，如霓虹燈（管內(nèi)充以不燈（管內(nèi)充以不同氣體）、日光同氣體）、日光燈等燈等輝光放電輝光放電火花放電火花放電n在較高氣壓（例如大氣壓力）下，擊穿后總是形成收在較高氣壓（例如大氣壓力）下，擊穿后總是形成收細(xì)的發(fā)光放電通道，而不再擴(kuò)散于間隙中的整個空間細(xì)的發(fā)光放電通道，而不再擴(kuò)散于間隙中的整個空間。當(dāng)外回路中阻抗很大，限制了放電電流時(shí)，電極間。當(dāng)外回路中阻抗很大，限制了放電電流時(shí)，電極間出現(xiàn)貫通兩極的出現(xiàn)貫通兩極的的明亮細(xì)火花和短促的爆裂聲。的明亮細(xì)火花和短促的爆裂聲。

4、u火花放電的特征是具有收細(xì)的通道形式，并且放電過火花放電的特征是具有收細(xì)的通道形式，并且放電過程不穩(wěn)定程不穩(wěn)定 。u其引燃危險(xiǎn)性很大。其引燃危險(xiǎn)性很大。n火花間斷的原因火花間斷的原因 電弧放電電弧放電 （Arc Discharge)Arc Discharge)n減小外回路中的阻抗，則電流增大，電流增大減小外回路中的阻抗，則電流增大，電流增大到一定值后，放電通道收細(xì)，且越來越明亮，到一定值后，放電通道收細(xì)，且越來越明亮，管端電壓則更加降低，說明通道的電導(dǎo)越來越管端電壓則更加降低，說明通道的電導(dǎo)越來越大。大。n電弧通道和電極的溫度都很高，電流密度極大電弧通道和電極的溫度都很高，電流密度極大，電路具

5、有短路的特征，電路具有短路的特征 。電暈放電電暈放電- Corona Discharge - Corona Discharge n電極曲率半徑很小或電極間距離很遠(yuǎn)，即電場極不均勻電極曲率半徑很小或電極間距離很遠(yuǎn)，即電場極不均勻，則當(dāng)電壓升高到一定值后，首先緊貼電極在電場最強(qiáng)，則當(dāng)電壓升高到一定值后，首先緊貼電極在電場最強(qiáng)處出現(xiàn)發(fā)光層，回路中出現(xiàn)用一般儀表即可察覺的電流處出現(xiàn)發(fā)光層，回路中出現(xiàn)用一般儀表即可察覺的電流。隨著電壓升高，發(fā)光層擴(kuò)大，放電電流也逐漸增大。隨著電壓升高，發(fā)光層擴(kuò)大，放電電流也逐漸增大n發(fā)生電暈放電時(shí)，氣體間隙的大部分尚未喪失絕緣性能發(fā)生電暈放電時(shí)，氣體間隙的大部分尚未喪失

6、絕緣性能，放電電流很小，間隙仍能耐受電壓的作用。，放電電流很小，間隙仍能耐受電壓的作用。n發(fā)生在帶電體尖端或曲率半徑很小處附近的局發(fā)生在帶電體尖端或曲率半徑很小處附近的局部放電。電暈放電可能伴有輕微的嘶嘶聲和微部放電。電暈放電可能伴有輕微的嘶嘶聲和微弱的淡紫色光。電暈放電一般沒有引燃危險(xiǎn)。弱的淡紫色光。電暈放電一般沒有引燃危險(xiǎn)。刷狀放電刷狀放電-Brush Discharge -Brush Discharge n發(fā)生在絕緣體表面的有聲光的多分支放電發(fā)生在絕緣體表面的有聲光的多分支放電,在導(dǎo)體與絕緣體之間發(fā)生的一種放電形式。n電場極不均勻情況下，如電壓繼續(xù)升高，從電暈電極電場極不均勻情況下，如電

7、壓繼續(xù)升高，從電暈電極伸展出許多較明亮的細(xì)放電通道，稱為刷狀放電伸展出許多較明亮的細(xì)放電通道，稱為刷狀放電 。其一端具有放電集中點(diǎn)，另一端放電通道不集中，呈分枝狀，有“啪”的較強(qiáng)破壞聲。n電壓再升高，根據(jù)電源功率而轉(zhuǎn)入火花放電或電弧放電壓再升高，根據(jù)電源功率而轉(zhuǎn)入火花放電或電弧放電，最后整個間隙被擊穿。電，最后整個間隙被擊穿。n如電場稍不均勻，則可能不出現(xiàn)刷狀放電，而由電暈如電場稍不均勻，則可能不出現(xiàn)刷狀放電，而由電暈放電直接轉(zhuǎn)入擊穿放電直接轉(zhuǎn)入擊穿 。雷電放電雷電放電12是是懸浮懸浮在空間的大范圍、高密度帶電粒子在空間的大范圍、高密度帶電粒子形成的形成的閃電閃電狀放電。其引燃危險(xiǎn)性很大。狀放

8、電。其引燃危險(xiǎn)性很大。1.1 1.1 氣體中帶電粒子的產(chǎn)生和消失氣體中帶電粒子的產(chǎn)生和消失在電場作用下，氣體間隙中帶電粒子的形成和運(yùn)動在電場作用下，氣體間隙中帶電粒子的形成和運(yùn)動過程過程n氣體間隙中帶電粒子是如何形成的？氣體間隙中帶電粒子是如何形成的？n氣體間隙中的導(dǎo)電通道是如何形成的？氣體間隙中的導(dǎo)電通道是如何形成的？n氣體間隙中導(dǎo)電通道形成后是如何維持持續(xù)放電氣體間隙中導(dǎo)電通道形成后是如何維持持續(xù)放電的？的？ 原子激勵和電離原子激勵和電離 （預(yù)備知識）（預(yù)備知識）原子能級原子能級 單位為電子伏（單位為電子伏（eV） 1eV1V1. 610-19C1.610-19J原子激勵原子激勵 原子在外

9、界因素作用下，其電子躍遷到能量較高的狀態(tài)，原子在外界因素作用下，其電子躍遷到能量較高的狀態(tài)，所需能量稱為激勵能所需能量稱為激勵能We 激勵狀態(tài)恢復(fù)到正常狀態(tài)時(shí)，輻射出相應(yīng)能量的光子，光激勵狀態(tài)恢復(fù)到正常狀態(tài)時(shí)，輻射出相應(yīng)能量的光子，光子（光輻射）的頻率子（光輻射）的頻率 hW 原子電離原子電離 原子在外界因素作用下，獲得能量，使其一個或幾個電原子在外界因素作用下，獲得能量，使其一個或幾個電子脫離原子核的束縛而形成自由電子和正離子的過程子脫離原子核的束縛而形成自由電子和正離子的過程 電離過程所需要的能量電離過程所需要的能量電離能電離能Wi（10-15 eV），也），也可用電離電位可用電離電位Ui

10、（V） 1.1.1 1.1.1 氣體中帶電粒子的產(chǎn)生氣體中帶電粒子的產(chǎn)生（一）氣體分子的電離可由下列因素引起：（一）氣體分子的電離可由下列因素引起： （1）電子或正離子與氣體分子的碰撞電離）電子或正離子與氣體分子的碰撞電離 （2）各種光輻射（光電離）各種光輻射（光電離） （3）高溫下氣體中的熱能（熱電離）高溫下氣體中的熱能（熱電離）（二）（二） 金屬（陰極）的表面電離金屬（陰極）的表面電離（一）碰撞電離（一）碰撞電離n自由行程：粒子在兩次碰撞之間的行程n電子的平均自由行程要比分子、離子本身大得多n氣體分子密度越大，其中粒子的平均自由行程越小。對于同一種氣體，其分子密度和該氣體的密度成正比pT自

11、由行程n自由行程的分布：自由行程的分布： 具有統(tǒng)計(jì)性的規(guī)律。粒子的具有統(tǒng)計(jì)性的規(guī)律。粒子的自由行程大于自由行程大于x的概率為的概率為 如果起始有如果起始有n0個粒子（或一個粒子的相繼個粒子（或一個粒子的相繼n0次次碰撞），則其中行過距離碰撞），則其中行過距離x后，尚未被碰撞的后，尚未被碰撞的粒子數(shù)（或次數(shù)）粒子數(shù)（或次數(shù)）n(x)應(yīng)為應(yīng)為 xexf)(xenxn0)(粒子的平均自由行程粒子的平均自由行程 ：一個粒子在與氣體分子相鄰兩次碰撞之間自由地通：一個粒子在與氣體分子相鄰兩次碰撞之間自由地通過的平均行程過的平均行程電子在其自由行程內(nèi)從外電場獲得動能電子在其自由行程內(nèi)從外電場獲得動能 ，能量

12、除決定，能量除決定于電場強(qiáng)度外，還和其自由行程有關(guān)于電場強(qiáng)度外，還和其自由行程有關(guān) （一）碰撞電離（一）碰撞電離 n氣體放電中，碰撞電離主要是由氣體放電中，碰撞電離主要是由電子和氣體分子碰撞電子和氣體分子碰撞而引起的而引起的 n在電場作用下，電子被加速而獲得動能。當(dāng)電子的動在電場作用下，電子被加速而獲得動能。當(dāng)電子的動能滿足如下條件時(shí)，將引起碰撞電離能滿足如下條件時(shí)，將引起碰撞電離 n碰撞電離的形成與碰撞電離的形成與有關(guān)有關(guān)iWmEq221（二）光電離（二）光電離 n光輻射引起的氣體分子的電離過程稱為光電離光輻射引起的氣體分子的電離過程稱為光電離 自然界、人為照射、自然界、人為照射、氣體放電過

13、程氣體放電過程n當(dāng)氣體分子受到光輻射作用時(shí)，如光子能量滿足下面條當(dāng)氣體分子受到光輻射作用時(shí)，如光子能量滿足下面條件，將引起光電離，分解成電子和正離子件，將引起光電離，分解成電子和正離子n光輻射能夠引起光電離的臨界波長（即最大波長）為光輻射能夠引起光電離的臨界波長（即最大波長）為n對所有氣體來說，在可見光（對所有氣體來說，在可見光（400 750nm）的作用下，）的作用下，一般是不能直接發(fā)生光電離的一般是不能直接發(fā)生光電離的 。iWhnm 12290iiUqUhc( (三）熱電離三）熱電離 n因氣體熱狀態(tài)引起的電離過程因氣體熱狀態(tài)引起的電離過程熱電離（碰撞熱電離（碰撞電離與光電離的綜合）電離與光

14、電離的綜合） 氣體分子的平均動能和氣體溫度的關(guān)系為氣體分子的平均動能和氣體溫度的關(guān)系為 在它們相互碰撞時(shí)，就可能引起激勵或電離在它們相互碰撞時(shí)，就可能引起激勵或電離 n在高溫下，例如發(fā)生電弧放電時(shí)，氣體溫度可達(dá)在高溫下，例如發(fā)生電弧放電時(shí)，氣體溫度可達(dá)數(shù)千度，氣體分子動能就足以導(dǎo)致發(fā)生明顯的碰數(shù)千度，氣體分子動能就足以導(dǎo)致發(fā)生明顯的碰撞電離撞電離 n高溫下高能熱輻射光于也能造成氣體的電離高溫下高能熱輻射光于也能造成氣體的電離 KTWm23（四）金屬（陰極）的表面電離（四）金屬（陰極）的表面電離 n陰極發(fā)射電子的過程陰極發(fā)射電子的過程 逸出功（逸出功（15eV） ：與金屬的微觀結(jié)構(gòu)：與金屬的微觀

15、結(jié)構(gòu) 、金屬表面、金屬表面狀態(tài)有關(guān)狀態(tài)有關(guān) n金屬表面電離的多種方式金屬表面電離的多種方式 （1）正離子碰撞陰極）正離子碰撞陰極 正離子碰撞陰極時(shí)使電子逸出金屬（傳遞的能量要正離子碰撞陰極時(shí)使電子逸出金屬（傳遞的能量要大于逸出功）。大于逸出功）。 逸出的電子有一個和正離子結(jié)合成為原子，其余逸出的電子有一個和正離子結(jié)合成為原子，其余的成為自由電子。的成為自由電子。 因此正離子必須碰撞出一個以上電子時(shí)才能出現(xiàn)因此正離子必須碰撞出一個以上電子時(shí)才能出現(xiàn)自由電子自由電子表面電離的形式表面電離的形式 （2）光電效應(yīng)）光電效應(yīng) 金屬表面受到光的照射，當(dāng)光子的能量大于選出功時(shí)，金屬表面受到光的照射，當(dāng)光子的

16、能量大于選出功時(shí)，金屬表面放射出電子金屬表面放射出電子 （3）強(qiáng)場放射（冷放射）強(qiáng)場放射（冷放射） 當(dāng)陰極附近所加外電場足夠強(qiáng)時(shí)，使陰極放射出電子當(dāng)陰極附近所加外電場足夠強(qiáng)時(shí)，使陰極放射出電子 （4）熱電子放射）熱電子放射 當(dāng)陰極被加熱到很高溫度時(shí)，其中的電子獲得巨大動能當(dāng)陰極被加熱到很高溫度時(shí)，其中的電子獲得巨大動能，逸出金屬，逸出金屬1.1.2 1.1.2 氣體中帶電粒子的運(yùn)動與消失氣體中帶電粒子的運(yùn)動與消失n（一）（一）電場作用下氣體中帶電粒子的運(yùn)動電場作用下氣體中帶電粒子的運(yùn)動 （定向運(yùn)動，消失） （二）（二）帶電粒子的擴(kuò)散帶電粒子的擴(kuò)散 （三）（三）帶電粒子的復(fù)合帶電粒子的復(fù)合 （中

17、和，發(fā)生在空間或器壁） （四）（四）附著效應(yīng)附著效應(yīng)（ 一）一） 電場作用下氣體中帶電粒子的運(yùn)動電場作用下氣體中帶電粒子的運(yùn)動n帶電粒子產(chǎn)生以后，在外電場作用下將作定向運(yùn)動，形帶電粒子產(chǎn)生以后，在外電場作用下將作定向運(yùn)動，形成電流成電流 n在氣體放電空間在氣體放電空間 ，帶電粒子在一定的電場強(qiáng)度下運(yùn)動達(dá)，帶電粒子在一定的電場強(qiáng)度下運(yùn)動達(dá)到某種穩(wěn)定狀態(tài)到某種穩(wěn)定狀態(tài) ，保持平均速度，即上述的帶電粒子的，保持平均速度，即上述的帶電粒子的驅(qū)引速度驅(qū)引速度 b 遷移率遷移率 u電子遷移率比離子遷移率大得多，即使在很弱的電場中電子遷移率比離子遷移率大得多，即使在很弱的電場中，電子遷移率也隨場強(qiáng)而變，電子

18、遷移率也隨場強(qiáng)而變 bEvddqnvj （二）帶電粒子的擴(kuò)散（二）帶電粒子的擴(kuò)散 n帶電粒子的擴(kuò)散和氣體分子的擴(kuò)散一樣，都是帶電粒子的擴(kuò)散和氣體分子的擴(kuò)散一樣，都是由于熱運(yùn)動造成，帶電粒子的擴(kuò)散規(guī)律和氣體由于熱運(yùn)動造成，帶電粒子的擴(kuò)散規(guī)律和氣體的擴(kuò)散規(guī)律也是相似的的擴(kuò)散規(guī)律也是相似的 n氣體中帶電粒子的擴(kuò)散和氣體狀態(tài)有關(guān)，氣體氣體中帶電粒子的擴(kuò)散和氣體狀態(tài)有關(guān)，氣體壓力越高或者溫度越低，擴(kuò)散過程也就越弱壓力越高或者溫度越低，擴(kuò)散過程也就越弱n電子的質(zhì)量遠(yuǎn)小于離子，所以電子的熱運(yùn)動速電子的質(zhì)量遠(yuǎn)小于離子，所以電子的熱運(yùn)動速度很高，它在熱運(yùn)動中受到的碰撞也較少。度很高，它在熱運(yùn)動中受到的碰撞也較少

19、。 因此，電子的擴(kuò)散過程比離子的要強(qiáng)得多因此，電子的擴(kuò)散過程比離子的要強(qiáng)得多 （三）帶電粒子的復(fù)合（三）帶電粒子的復(fù)合 n正離子和負(fù)離子或電子相遇，發(fā)生電荷的傳遞而互正離子和負(fù)離子或電子相遇，發(fā)生電荷的傳遞而互相中和、還原為分子的過程。相中和、還原為分子的過程。n在帶電粒子的復(fù)合過程中會發(fā)生光輻射，這種光輻在帶電粒子的復(fù)合過程中會發(fā)生光輻射，這種光輻射在一定條件下又可能成為導(dǎo)致電離的因素射在一定條件下又可能成為導(dǎo)致電離的因素 。n正、負(fù)離子間的復(fù)合概率要比離子和電子間的復(fù)合正、負(fù)離子間的復(fù)合概率要比離子和電子間的復(fù)合概率大得多。通常放電過程中離子間的復(fù)合更為重概率大得多。通常放電過程中離子間的

20、復(fù)合更為重要要 。n一定空間內(nèi)帶電粒子由于復(fù)合而減少的速度決定于一定空間內(nèi)帶電粒子由于復(fù)合而減少的速度決定于其濃度其濃度 。n有時(shí)電子和氣體分子碰撞非但沒有電離出新電子，反而有時(shí)電子和氣體分子碰撞非但沒有電離出新電子，反而是碰撞電子附著分子，形成了負(fù)離子是碰撞電子附著分子，形成了負(fù)離子 n有些氣體形成負(fù)離子時(shí)可釋放出能量。這類氣體容易形有些氣體形成負(fù)離子時(shí)可釋放出能量。這類氣體容易形成負(fù)離子，稱為電負(fù)性氣體（如氧、氟、氯，成負(fù)離子，稱為電負(fù)性氣體（如氧、氟、氯，SF6等）等）n質(zhì)量大、速度小質(zhì)量大、速度小阻礙放電，絕緣強(qiáng)度較高阻礙放電，絕緣強(qiáng)度較高（四）附著效應(yīng)（四）附著效應(yīng)負(fù)離子的形成負(fù)離子

21、的形成1.2 1.2 均勻電場中氣體的擊穿均勻電場中氣體的擊穿 1.2.1 非自持放電和自持放電非自持放電和自持放電 必須借助外加電離因素才能維持的放電稱為非自持放電；不需其它任何外加電離因素而僅由電場的作用就能維持的放電稱為自持放電。 31湯遜的試驗(yàn)：低氣壓、短間隙湯遜的試驗(yàn)：低氣壓、短間隙非自持放電非自持放電n外施電壓小于外施電壓小于 U2時(shí)，間隙時(shí)，間隙內(nèi)雖有電流，但其數(shù)值甚小內(nèi)雖有電流，但其數(shù)值甚小，通常遠(yuǎn)小于微安級，因此，通常遠(yuǎn)小于微安級，因此氣體本身的絕緣性能尚未被氣體本身的絕緣性能尚未被破壞，即間隙還未被擊穿。而且這時(shí)電流要破壞，即間隙還未被擊穿。而且這時(shí)電流要依靠外電離因素來維

22、持。如果取消外電離因依靠外電離因素來維持。如果取消外電離因素，那么電流將消失（點(diǎn)素，那么電流將消失（點(diǎn)2后出現(xiàn)碰撞電離）后出現(xiàn)碰撞電離）自持放電自持放電n當(dāng)電壓達(dá)到當(dāng)電壓達(dá)到U0后，氣體中后，氣體中發(fā)生了強(qiáng)烈的電離，電流發(fā)生了強(qiáng)烈的電離，電流劇增。同時(shí)氣體中電離過劇增。同時(shí)氣體中電離過程只靠電場的作用已可自程只靠電場的作用已可自行維持，而不再繼續(xù)需要行維持，而不再繼續(xù)需要外電離因素了。外電離因素了。因此因此U0以后的放電形式也稱為自以后的放電形式也稱為自持放電持放電 。（續(xù)）（續(xù)）n由非持放電轉(zhuǎn)入自持放電的電壓稱為起始電壓由非持放電轉(zhuǎn)入自持放電的電壓稱為起始電壓n如電場比較均勻，則間隙將被擊穿

23、，此后如電場比較均勻，則間隙將被擊穿，此后根據(jù)氣壓、外回路阻抗等條件形成輝光放根據(jù)氣壓、外回路阻抗等條件形成輝光放電、火花放電或電弧放電，而起始電壓電、火花放電或電弧放電，而起始電壓U0也就是間隙的擊穿電壓也就是間隙的擊穿電壓Ubn如電場極不均勻，則當(dāng)放電由非自持轉(zhuǎn)入自持如電場極不均勻，則當(dāng)放電由非自持轉(zhuǎn)入自持時(shí)，在大曲率電極表面電場集中的區(qū)域發(fā)生電時(shí)，在大曲率電極表面電場集中的區(qū)域發(fā)生電暈放電，這時(shí)起始電壓是間隙的電暈起始電壓暈放電，這時(shí)起始電壓是間隙的電暈起始電壓，而擊穿電壓可能比起始電壓高很多，而擊穿電壓可能比起始電壓高很多n湯遜理論認(rèn)為，當(dāng)均勻電場、低氣壓、短間隙（湯遜理論認(rèn)為，當(dāng)均勻

24、電場、低氣壓、短間隙（pd較小）條較?。l件下，電子的碰撞電離和正離子撞擊陰極造成的表面電離起件下，電子的碰撞電離和正離子撞擊陰極造成的表面電離起這主要作用，氣隙的擊穿電壓大體上是這主要作用，氣隙的擊穿電壓大體上是pd的函數(shù)的函數(shù)。（1 1）電子崩的形成電子崩的形成 （ 過程過程 ） UU2后，一個起始電后，一個起始電子自電場獲得一定動能子自電場獲得一定動能后，會碰撞電離出一個后，會碰撞電離出一個第二代電子；這兩個電第二代電子；這兩個電子作為新的第一代電子子作為新的第一代電子，又將電離出新的第二，又將電離出新的第二代電子，這時(shí)空間已存代電子，這時(shí)空間已存在四個自由電子；這樣在四個自由電子；這樣

25、一代一代不斷增加的過一代一代不斷增加的過程程形成形成電子崩電子崩 。 37 系數(shù)系數(shù)一個電子沿著電場方向行經(jīng)單位長度后，平一個電子沿著電場方向行經(jīng)單位長度后，平均發(fā)生的碰撞電離次數(shù)均發(fā)生的碰撞電離次數(shù)（形成電子崩） 如設(shè)每次碰撞電離只產(chǎn)生一個電子和一個正離如設(shè)每次碰撞電離只產(chǎn)生一個電子和一個正離子，子， 即即是一個電子在單位長度行程內(nèi)新電離是一個電子在單位長度行程內(nèi)新電離出的電子數(shù)或正離子數(shù)出的電子數(shù)或正離子數(shù) 系數(shù)系數(shù)一個正離子沿著電場方向行經(jīng)單位長度后平一個正離子沿著電場方向行經(jīng)單位長度后平均發(fā)生的碰撞電離次數(shù)均發(fā)生的碰撞電離次數(shù) （離子崩）可以忽略系數(shù)系數(shù)碰撞陰極表面的正離子，使陰極金屬

26、表面平碰撞陰極表面的正離子，使陰極金屬表面平均釋放出的自由電子數(shù)均釋放出的自由電子數(shù) （陰極發(fā)射電子）、 、 系數(shù) 系數(shù)系數(shù)設(shè)：從陰極發(fā)出一個電子，經(jīng)多次設(shè)：從陰極發(fā)出一個電子，經(jīng)多次碰撞電離，在經(jīng)過距離陰極碰撞電離，在經(jīng)過距離陰極x后，產(chǎn)后，產(chǎn)生生n個電子個電子 這這n個電子行過個電子行過dx之后，又會產(chǎn)生之后，又會產(chǎn)生dn個新的電子個新的電子 dxndnddxn0exp處dx （續(xù)）（續(xù)）對于均勻電場，對于均勻電場， 不隨空間位置而變不隨空間位置而變 新產(chǎn)生的電子數(shù)和正離子數(shù)為新產(chǎn)生的電子數(shù)和正離子數(shù)為 den1de（2 2） 系數(shù)系數(shù)到達(dá)陰極的正離子數(shù)到達(dá)陰極的正離子數(shù)從陰極電離出的電子

27、數(shù)從陰極電離出的電子數(shù)1den) 1(deu系數(shù)系數(shù)一個碰撞陰極表面的正離子，使陰極金屬表面平一個碰撞陰極表面的正離子，使陰極金屬表面平均釋放出的自由電子數(shù)均釋放出的自由電子數(shù) （陰極發(fā)射電子（陰極發(fā)射電子）（3 3）自持放電條件）自持放電條件放電由非自持轉(zhuǎn)入自持的條件為放電由非自持轉(zhuǎn)入自持的條件為 11 de物理意義物理意義 n引起碰撞電離的必要條件引起碰撞電離的必要條件 只有那些自由行程超過只有那些自由行程超過xiUiE的電子，才能與的電子，才能與分子發(fā)生碰撞電離分子發(fā)生碰撞電離 . 若電子平均自由行程為若電子平均自由行程為 ，自由行程大于自由行程大于xi的概率為的概率為 iiUExWEqx 或/ ixe推導(dǎo)推導(dǎo)在單位長度內(nèi)，一個電子的平均碰撞次數(shù)為在單位長度內(nèi)，一個電子的平均碰撞次