Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az elektron szabad úthossza Vákuumban elektromos erővonalak mentén  gázban ütközések (zigzag) ~ atomok nyugalomban Átlagos szabad úthossz: Csőben lévő.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Az elektron szabad úthossza Vákuumban elektromos erővonalak mentén  gázban ütközések (zigzag) ~ atomok nyugalomban Átlagos szabad úthossz: Csőben lévő."— Előadás másolata:

1 Az elektron szabad úthossza Vákuumban elektromos erővonalak mentén  gázban ütközések (zigzag) ~ atomok nyugalomban Átlagos szabad úthossz: Csőben lévő atomok száma = ütközések száma

2 Atomok rugalmas golyók  A = ¼π d 2  λ nem sebességfüggő  valóságban igen (Ramsauer effect) Pl:A ~ m 2 (±1 nagyságrend) ;T ~ 0 °C ;E e ~ 1 eV p ~ 1 torr (760 torr = 1 atm = 1 bar = 10 5 Pa = 14,504 Psi) λ e ~ 0,3 mm ; 1 / Շ ~ 2*10 9 s -1

3 1 ütközés során átadott energia: ütközések során átlagosan: Hőmérséklet növekedés  egyensúly (környezetnek leadott – rugalmas ütközésből) Kisülés gázvesztesége, ~ térfogati vesztesége (gas loss or volume loss of the discharge)

4 Gerjesztési- és ionizációs folyamatok kisülésekben e- energiája kisebb, mint az alapállapot és a legalacsonyabb gerjesztett állapot közti energiakülönbség e- energiája elég nagy, hogy a legalacsonyabb gerjesztett állapotot gerjessze Rugalmas ütközés Rugalmatlan ütközés

5 Az e - energiájának növelésével hogyan változik az adott energiaállapot gerjesztése? Adott szint optikai gerjesztési függvénye: felsőbb szint gerjesztési függvénye annak a valószínűségével, hogy a gerjesztett szintről az adott E-jú foton emittálásával relaxálódik

6 ionizáció

7 Szabad elektront létrehozó és eltüntető folyamatok  Egy atom és egy megfelelően nagy kinetikai energiájú elektron ütközése  Katód elektron emissziója  Atomok ütközése  Fotoeffektus (gáz atomjai, fal / elektródák)  „A” atom és metastabil állapotban lévő „B” atom ütközése (a metastabil állapot energiája kicsit nagyobb, mint az „A” atom ionizációs energiája)  Penning-effektus (pl.: higany – argon, argon – neon)  Rekombináció pozitív ionnal (  atom)  Rekombináció atommal (  negatív ion)  Anódba csapódás

8 Gerjesztett állapotot létrehozó és eltüntető folyamatok  Atom ütközése megfelelően gyors elektronnal  Atomok ütközése  Foton abszorpció (alapállapotú vagy alacsony energiájú gerjesztett állapotú atom)  Foton emisszió (magasabb E gerjesztett állapotból alacsonyabba)  Rekombináció (elektron – pozitív ion)  „A” típusú atom ütközése metastabil állapotú „B” („A” gerjeszthető szintje kicsit kisebb energiájú a metastabil állapot energiájánál)  Foton emisszió (akár alapállapotba)  Foton abszorpció  Gerjesztett atom és elektron rugalmas ütközése  alacsonyabb E állapot + gyorsabb e - ; magasabb E állapot + lassabb e -  Gerjesztett atom és egy másik atom rugalmas ütközése

9 Townsend-féle ionizációs koefficiens Townsend-féle ionizációs koeffciens: 1 e - x irányban 1 cm megtett úton okozott ionizációk átlagos száma (ütközések számával; e - -ok sebesség szerinti eloszlása /Eλ/ )

10 1 e - által 1 V potenciál hatására okozott ionizációk száma E/p 0 kicsi  v e kicsi  ionizációs vszg kicsi E/p 0 nagy  v e nagy ionizációs vszg csökken (lásd ionizációs hatáskm)

11 Gyújtás Katód emittál 1 e - -t  anódhoz e αd e - érkezik meg  (e αd - 1) e - és (+) ion  katódba csapódva e - -t hoz létre q<1  elektronáram csökken és megszűnik q>1  elektronáram nő, minden határon túl (külső korlátozó, pl. soros ellenállás) Gyújtás feltétele:

12 γ: függ a katód anyagától, az ionok fajtájától és azok sebességeloszlásától, ami E/p 0 függvénye; adott gázra és katódra: ; mivel PASCHEN törvény

13 Kisülések fajtái I.külső hatás szükséges (fotoeffektus) Aönfenntartó kisülés kis tértöltés  V lineáris ; (V A =V ign ) Townsend-kisülés /stabilizálás/ II.áramot növelve (R soros )  ionizáció nő v e >>v ion (E miatt)  katód közelében pozitív tértöltés  E nő; katódesés III.E/p 0 nő (E nő)  η nő  ionizáció könnyebb  kisülés feszültsége csökken kisülés a katód egy részére koncentrálódik  áramsűrűség és tértöltés nő  E/p 0 ; η nő C η eléri a maximumot IV.áram tovább nő  kisülés kiterjed normális glimm (ködfény/parázsfény) kisülés Dkatód teljes felülete világít V.áram nő  áramsűrűség is nő (E nő)  V nő anomális glimm kisülés Emegkezdődik a termikus emisszó (nagy áram és térerősség) VI.katódesés csökkenéséhez vezet VII. katód termikus emissziója; katódesés ~ 10V

14 A normális glimm kisülés Aston sötét tér  v e kicsi Első katódréteg  v e elég nagy; rezonanciavonalak gerjesztődnek Crooks or Hittorf sötét tér  v e >gerjesztési függvény maximuma Negatív glimm  v e nagy; ionizáció; több e - ; több gerjesztés Faraday sötét tér  ionizáció; sok ion; csökken E; csökken v e Pozitív oszlop  egészen az anódig E független a katódtávolságtól

15 Az ívkisülés katódesés ~10 V mindkét esetben Hidegkatódos katód közelében nagyon nagy E  téremisszió ( V/m nagyságrendű) nagy E-ű réteg kicsi Melegkatódos termikus emisszió játszik szerepet

16 Pozitív oszlop anód–katód között (glimm- és ívkisülés) Gyújtáskor  áramsűrűség és ionizációs ráta független r-től (e - keletkezése a teljes keresztmetszetben ua)  részecskék a semleges fal felé diffundálnak  belül (+) tértöltés, falnál negatív potenciál  egyensúlyi állapot  e - -ok taszítása; ionok vonzása  uo drift sebesség ambipoláris diffúzió

17 Elektron koncentráció e - -ok és ionok fali rekombinációja  felszabaduló energia hővé alakul (wall losses) Rekombináció figyelmen kívül hagyásával e - -konc. (n e ) r függvényében számolható Az eredmény egy 0-adrendű Bessel-függvény

18 Elektron hőmérséklet Az e - -okat az ütközések között az elektromos tér gyorsítja  ütközéskor E vesztés  egyensúly (tér általi E = ütközés során leadott E)  sebesség folyamatosan vált.  minden pillanatban ua. e - -onnak van v és (v+dv) között a sebessége  Maxwell sebesség eloszlás Elektron hőmérséklet: Az e - -ok az energiájuk egy részét ütközéssel leadják, de átlagos energiájuk jóval magasabb, mint az atomoké, ionoké  többféle különböző hőmérséklet jellemző T gáz ~ falhőmérséklet (~ 550 K); T elektron ~ K


Letölteni ppt "Az elektron szabad úthossza Vákuumban elektromos erővonalak mentén  gázban ütközések (zigzag) ~ atomok nyugalomban Átlagos szabad úthossz: Csőben lévő."

Hasonló előadás


Google Hirdetések