|
|||||||||||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Виды ионизации
Различают объемную и поверхностную ионизации. Объемная ионизация — образование заряженных частиц в объеме газа между электродами. Поверхностная ионизация — излучение (эмиссия) заряженных частиц с поверхности электродов. Объемная ионизация подразделяется: 1) ударная ионизация; 2) ступенчатая ионизация; 3) фотоионизация; 4) термоионизация. Ударная ионизация — соударение электрона с нейтральным атомом или молекулой. Если к промежутку между электродами в газе приложено напряжение, то заряженные частицы кроме тепловой скорости приобретают под действием электрического поля направленную скорость
, (1.8)
где V — скорость, см / с; k — коэффициент пропорциональности, получивший название "подвижность" — скорость дрейфа заряженной частицы в электрическом поле с Е = 1 В / см, [см2 / (В с) — размерность подвижности k ]:
— подвижность электронов;
— подвижность ионов;
Е — напряженность внешнего электрического поля, В / см.
При этом кинетическая энергия частиц может быть существенно больше тепловой энергии и достаточной для осуществления ударной ионизации нейтральных частиц. Условие ионизации может быть записано в виде:
, (1.9)
где m — эффективная масса заряженной частицы, кг ( = 9,1 10-31 кг — эффективная масса электрона; = 1,7 10-27 кг — эффективная масса протона); V — скорость движения заряженной частицы, м / с; WH — энергия ионизации нейтрального атома или молекулы, эВ. Так как скорость электронов значительно больше скорости ионов, то ударная ионизация ионами малоэффективна и определяющей является ударная ионизация электронами. На рис. 1.3, а приведена схема ударной ионизации электроном. Условием ударной ионизации электроном является:
,
где m1 — масса электрона; V1 — скорость электрона; — энергия ионизации молекулы (атома). Ступенчатая ионизация происходит тогда, когда энергия первого воздействующего на нейтральный атом или молекулу электрона приводит атом только в возбужденное состояние, т. е. энергия электрона недостаточна для ионизации. Воздействие второго электрона на возбужденный атом или молекулу приводит к ионизации. Время между воздействием первого и второго электронов должно быть не более времени нахождения нейтрального атома или молекулы в возбужденном состоянии. На рис. 1.3, б, приведена схема ступенчатой ионизации. Условием ступенчатой ионизации является:
,
где m1 — масса электрона; V1, V3 — скорости электронов; — энергия ионизации молекулы (атома). Для осуществления фотоионизации в объеме газа энергия фотонов, излучаемая возбужденными атомами или молекулами, должна быть больше энергии ионизации при поглощении фотона нейтральным атомом или молекулой. Этот процесс успешно осуществляется в смеси газов (воздух). При фотоионизации возможна и ступенчатая ионизация. На рис. 1.3, в, показана схема фотоионизации. Условием фотоионизации является
,
где h — постоянная Планка, собственная частота фотона. Рис. 1.3. Схемы объемной ионизации газа: а) ударная ионизация, б) ступенчатая ионизация, в) фотоионизация; е — элементарный заряд электрона (е=1,6 10-19 Кл), m — масса заряженной частицы Термоионизация обусловлена тепловым может происходить в результате следующих актов: 1) освобождение электрона при соударениях между атомами молекулами при высоких температурах; 2) фотоионизация нейтральных атомов и молекул, возбужденных в результате теплового взаимодействия при высоких температурах; 3) ионизация при столкновении электрона с нейтральным атомом или молекулой при высоких температурах. В газе при тепловом движении происходит диссоциация молекул раньше, чем произойдет ионизация, т. к. энергия диссоциации меньше, чем энергия ионизации. В табл. 1.2 в качестве примера приведены энергия диссоциации и ионизации для некоторых газов.
Таблица 1.2 Энергии диссоциации и ионизации.
Поверхностная ионизация (эмиссия электронов) осуществляется за счет: 1) бомбардировки поверхности катода положительными иона-
,
где — масса иона; — скорость иона; — энергия выхода электрона. 2) лучистой энергии, облучающей катод, — ультрафиолетовый hv> , где h — постоянная Планка, собственная частота фотона; — энергия выхода электрона. 3) нагрева поверхности катода — термоэлектронная эмиссия (схема приведена на рис. 1.4, в); 4) энергии внешнего электрического поля — автоэлектронная или холодная эмиссия (схема приведена на рис. 1.4, г) возможна при напряженности электрического поля более 3 102 кВ / см. Для реализации поверхностной ионизации необходимо, чтобы энергия воздействия была больше энергии выхода электрона из катода . Энергия ниже энергии объемной ионизации газа примерно в 2 раза и более и зависит от материала электрода. Для медных и стальных электродов в воздухе работа выхода составляет = 4,5 эВ (сравни с табл. 1.2).
Рис. 1.4. Схемы поверхностной ионизации: а) ионизация ионом, б) ионизация квантом света, в) термоионизация, г) автоэлектронная ионизация Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.005 сек.) |