Тлеющий разряд

Тлеющий разряд в неоне

Тле́ющий разря́д - один из видов стационарного самостоятельного электрического разряда в газах . Формируется, как правило, при низком давлении газа и малом токе. При увеличении проходящего тока превращается в дуговой разряд .

В отличие от нестационарных (импульсных) электрических разрядов в газах, основные характеристики тлеющего разряда остаются относительно стабильными во времени.

Типичным примером тлеющего разряда, знакомым большинству людей, является свечение неоновой лампы .

Присоединим электроды к источнику постоянного тока с напряжением несколько тысяч вольт (годится электрическая машина) и будем постепенно откачивать из трубки воздух. При атмосферном давлении газ внутри трубки остаётся тёмным, так как приложенное напряжение в несколько тысяч вольт недостаточно для того, чтобы пробить длинный газовый промежуток. Однако когда давление газа достаточно понизится, в трубке вспыхивает светящийся разряд. Он имеет вид тонкого шнура (в воздухе - малинового цвета, в других газах - других цветов), соединяющего оба электрода. В этом состоянии газовый столб хорошо проводит электричество.

При дальнейшей откачке светящийся шнур размывается и расширяется, и свечение заполняет почти всю трубку. При давлении газа в несколько десятых миллиметра ртутного столба разряд заполняет почти весь объем трубки. Различают следующие две главные части разряда: 1) несветящуюся часть, прилегающую к катоду, получившую название тёмного катодного пространства; 2) светящийся столб газа, заполняющий всю остальную часть трубки, вплоть до самого анода. Эта часть разряда носит название положительного столба. При подходящем давлении положительный столб может распадаться на отдельные слои, разделённые тёмными промежутками, так называемые страты.

Описанная форма разряда называется тлеющим разрядом. Почти весь свет исходит от его положительного столба. При этом цвет свечения зависит от рода газа. При тлеющем разряде газ хорошо проводит электричество, а значит, в газе всё время поддерживается сильная ионизация. Причинами ионизации газа в тлеющем разряде являются электронная эмиссия с катода под действием высоких температур или сильного электрического поля, последующая ионизация молекул газа электронным ударом свободными электронами, вырванными с катода и летящих по направлению к аноду, а также вторичная электронная эмиссия электронов с катода, вызванная бомбардировкой катода положительно заряженными ионами газа.

В настоящее время трубки с тлеющим разрядом находят практическое применение как источник света - газоразрядные лампы. Для целей освещения часто применяются люминесцентные лампы , в которых разряд происходит в парах ртути, причём вредное для зрения ультрафиолетовое излучение поглощается слоем флюоресцирующего вещества - люминофора , покрывающего изнутри стенки лампы. Люминофор начинает светиться видимым светом, давая в результате свет, близкий по характеристикам к дневному свету (люминесцентные лампы дневного света). Такие лампы дают близкое к “естественному” освещение (но не полный спектр, как у ламп накаливания). Спектр испускаемого люминесцентными лампами света дискретный - красная, зелёная и синяя составляющая в определённой пропорции, плюс незначительные спектральные пики других цветов от примесей люминофора. Энергия освещения распределяется по этим узким полосам спектра, поэтому эти лампы значительно (в 3-4 раза) экономичнее ламп накаливания (у последних до 95% энергии занимает инфракрасная область спектра, невидимая человеческим глазом).

Люминесцентные лампы в быту приходят на смену лампам накаливания, а на производстве и в служебных помещениях почти полностью их вытеснили. Однако люминесцентные лампы не лишены недостатков. Так, например, на производстве использование люминесцентных ламп сопряжено с вредным стробоскопическим эффектом , заключающемся в том, что мерцание люминесцентной лампы с частотой питающего напряжения может совпасть по частоте вращения обрабатывающего механизма, при этом сам механизм в свете такой лампы для человека будет казаться неподвижным, "выключенным", что может привести к травме. Поэтому применяют дополнительную подсветку операционной зоны простой лампой накаливания, лишённой такого недостатка в силу инерции световой отдачи нити накаливания.

Газоразрядные лампы применяются также для декоративных целей. В этих случаях им придают очертания букв, различных фигур и т. д. и наполняют газом с красивым цветом свечения (неоном , дающим оранжево–красное свечение, или аргоном с синевато–зелёным свечением).

См. также

Литература

• Райзер Ю. П. Физика газового разряда. - 2-е изд. - М .: Наука, 1992. - 536 с. - ISBN 5-02014615-3

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Тлеющий разряд" в других словарях:

Один из видов стационарного самостоятельного электрического разряда в газах. Происходит при низкой темп ре катода, отличается сравнительно малой плотностью тока на катоде (… Физическая энциклопедия

Электрический разряд в газе, отличающийся сравнительно малой плотностью тока на катоде и большим катодным падением потенциала. Поддерживается электронной эмиссией с катода под действием ударов положительных ионов и фотоэлектронной эмиссией … Большой Энциклопедический словарь

тлеющий разряд - Самостоятельный разряд, при котором электрическое поле в разрядном промежутке определяется в основном величиной и расположением объемных зарядов и который характеризуется наличием катодного падения потенциала, значительно большего, чем… … Справочник технического переводчика

Самостоятельный электрический разряд в газе, отличающийся сравнительно малой плотностью тока на катоде и большим катодным падением потенциала. Поддерживается электронной эмиссией с катода под действием ударов положительных ионов и фотоэлектронной … Энциклопедический словарь

тлеющий разряд - Glow Discharge Тлеющий разряд Один из видов стационарного самостоятельного электрического разряда в газах. Формируется, как правило, при низком давлении газа и малом токе. При увеличении проходящего тока превращается в дуговой разряд. В… … Толковый англо-русский словарь по нанотехнологии. - М.

тлеющий разряд - rusenantysis išlydis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. glow discharge vok. Glimmentladung, f rus. тлеющий разряд, m pranc. décharge luminescente, f … Automatikos terminų žodynas

тлеющий разряд - rusenantysis išlydis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. glow discharge vok. Glimmentladung, f rus. тлеющий разряд, m pranc. décharge en lueur, f; décharge luminescente, f; effluve, f … Fizikos terminų žodynas

Один из видов стационарного самостоятельного электрического разряда в газах (См. Электрический разряд в газах). Происходит при низкой температуре катода, отличается сравнительно малой плотностью тока на катоде и большим (порядка сотен… … Большая советская энциклопедия

Самостоятельный электрич. разряд в газе, отличающийся сравнительно малой плотностью тока на катоде и большим катодным падением потенциала. Поддерживается электронной эмиссией с катода под действием ударов положит. ионов и фотоэлектронной эмиссией … Естествознание. Энциклопедический словарь Подробнее электронная книга

Один из видов стационарного самостоятельного электрического разряда в газах. Происходит при низкой темп-ре катода, отличается сравнительно малой плотностью тока на катоде (

Напряжение горения Т. р. зависит гл. обр. от двух параметров: произведения р на расстояние l между электродами (pl) и плотности тока на катоде j.При токах 10-5-10-4 А осуществляется переход от тёмного разряда к нормальному Т. р., формируется характерная для него структура (рис.). В области катодного тёмного пр-ва 4 образуется значительный , приводящий к существенному перераспределению потенциала вдоль разрядной трубки. В этого заряда ускоряются эл-ны, к-рые эмитируются из катода под воздействием гл. обр. ударов положит. ионов (ионно-электронная эмиссия) и быстрых или метастабильных нейтр. атомов, а также в результате фотоэлектронной эмиссии и т. п. Эмитируемые эл-ны ионизуют в области катодного (отрицательного) свечения 5. Потеряв энергию, они, а также образовавшиеся вторичные эл-ны дрейфуют к аноду. В пределах фарадеева тёмного пр-ва 6 они «термализуются» и набирают энергию, достаточную для «термич.» возбуждения и ионизации атомов, далее образуется ярко светящийся положит. столб 7. Концентрация эл-нов в положит. столбе определяется динамич. равновесием процессов объёмной ионизации, объёмной рекомбинации и ухода заряж. ч-ц на стенки разрядной трубки (чаще за счёт амбиполярной диффузии). В положит. столбе обычно возникают , имеющие вид иногда неподвижных, но чаще быстро перемещающихся ярких поперечных полос - страт.

В диапазоне токов от 10-4 до 10-1 А горения и тока на катоде остаются постоянными, площадь катодного свечения постепенно увеличивается и занимает весь катод. При токах101-1 - 1 A T. p. приобретает аномальный хар-р: плотность тока на катоде и напряжение горения резко возрастают; при дальнейшем повышении тока анодное свечение скачком стягивается в малое яркое пятно, напряжение горения резко падает, структура столба, типичная для Т. р., исчезает, Т. р. переходит в .

Особой формой Т. р. явл. (катод имеет форму полого цилиндра или двух параллельных пластин), к-рый отличается от обычного Т. р. значительно большими плотностью тока и яркостью свечения. Приборы Т. р. используются в релейных и автоматич, устройствах, в счётной технике, как источники света и т. д.

Физический энциклопедический словарь. - М.: Советская энциклопедия . . 1983 .

- электрический разряд в газе, характеризующийся термодинамич. неравновесностью и квазинейтральностью возникающей плазмы. Эфф. темп-ра электронов в T. р. существенно выше темп-ры газа и электродов, термоэмиссия с к-рых отсутствует. T. р. делятся на 2 класса: самостоятельный и несамостоятельный (с внеш. ионизатором). Каждый из этих разрядов подразделяется на виды в зависимости от рода источника электрич. питания: импульсный, стационарный, переменного тока. Каждый вид T. р. может гореть в покоящемся газе и в потоке газа. Самостоятельные разряды отличаются геометрией: плоской и цилиндрической.

Наиб. подробно изучен T. р., горящий в стеклянных трубках, к-рый широко применяется в технике: лампы дневного света, разл. осветит. приборы, газовые лазеры малой и ср. мощности. T. р., горящий между плоскими электродами, используется в тиратроне и импульсных лазерах, T. р., горящий в потоке газа,- в плазмохим. реакторах и для накачки активной среды мощных непрерывных и импульсно-периодич. газовых лазеров.

Общие свойства. T. р. получил своё название из-за наличия на одном из электродов (катоде) т. н. тлеющего свечения (TC, рис. 1). Это свечение обусловлено большим падением потенциала в узком слое объёмного заряда вблизи катода. Вблизи анода также имеется тонкий слой объёмного заряда, наз. анодным слоем (AC). Остальная часть межэлектродного промежутка занята квазинейтральной плазмой. К зоне TC примыкает область фарадеева тёмного пространства (ФТП), переходящая в (ПС), к-рый является самостоят. частью разряда, не зависящей от др. слоев разряда.

Рис. 1. Внешний вид и напряжённости электрического поля в тлеющем разряде в трубке: 1 - катодный слой; 2- тлеющее свечение; 3- фарадеево тёмное ; 4 - положительный столб; 5 - анодный слой.

Толщина катодного слоя (КС) и его характерные времена весьма малы, поэтому он наиб. автономен и его свойства являются общими для большинства видов T. р. Наличие большого скачка потенциала на КС стационарного T. р. (200-400 В) обусловлено тем, что поле в КС должно обеспечивать интенсивную ионизацию и усиление ионного и электронного токов. Ширина КС d равна неск. длинам ионизации электроном атомов или молекул газа. Если ср. плотность тока на катоде меньше величины нормальной плотности тока j н, то TC покрывает лишь часть катода. При увеличении тока площадь, занятая током, увеличивается пропорционально току, а напряжение на КС постоянно и равно нормальному катодному падению. Это важное свойство T. р. наз. законом нормальной плотности тока. Гидродинамич. модель (Энгеля - Штеенбека) однородного вдоль катода КС постулирует, что величины U н и j н равны мин. напряжению и соответствующей ему плотности тока теоретич. вольт-амперной характеристики (BAX). Эта модель правильно описывает подобия законы, наблюдаемые экспериментально: j н /p 2 , pd н , U н зависят только от рода газа и материала катода. Однако количеств. совпадение теории с экспериментом носит скорее случайный характер. Постулат Энгеля - Штеенбека и закон нормальной плотности тока нашли подтверждение в рамках двумерных нестационарных гидродинамич. ур-ний, решённых численными методами (рис. 2).

Рис. 2. Распределение плотности тока на катоде в тлеющем разряде в азоте (расчёт) при давлении р = 5тор, межэлектродном расстоянии 1 см; а - при токе I =0,75 mА, б - при I =1,5 mA.

Аналогичные явления имеют место на аноде T. р. Электроны, выходящие из плазмы ПС, ускоряются на скачке потенциала AC и также, как и вблизи катода, производят ионизацию газа. Однако здесь не столь сильна, но она необходима, т. к. ионов с холодного анода отсутствует. В стационарном T. р. закон нормальной плотности тока проявляется в покоящемся газе, при отсутствии потока газа. Гидродинамич. модель плоского анодного слоя, учитывающая кинетич. эффекты, объясняет законы подобия: j н /p 2 , U н зависят только от рода газа. Неустойчивость плоского AC имеет теоретич. объяснение в рамках гидродинамич. ур-ний, в этом приближении структура стационарного анодного пятна определяется диффузией электронов.

Свойства др. областей T. p. (TC, ФТП и ПС) довольно сильно зависят от вида разряда. Рассмотрим их на примере классич. вида T. р.- разряда в трубке с электродами на концах.

T. р. постоянного тока в трубке. Поскольку толщина КС порядка длины ионизации, часть электронов, ускоряясь на катодном скачке потенциала, набирает энергию, равную этому потенциалу. В результате интенсивной ионизации газа этим пучком электронов в области TC образуется светящийся слой плазмы большой плотности. Величина электрич. поля здесь близка к нулю. По мере продвижения от области TC по направлению к аноду плотность плазмы падает из-за рекомбинации и амбиполярной диффузии, электрич. поле растёт, но ещё недостаточно для ионизации и возбуждения атомов (область ФТП). Далее, в области ПС электрич. поле достигает величины, при к-рой ионизация электронами, набирающими энергию в этом поле, становится существенной. Для электрич. поля в ПС справедлив закон подобия E/p=f(pR), вытекающий из равенства скоростей ионизации и потерь за счёт амбиполярной диффузии к стенкам (теория Шоттки). BAX ПС не зависит от тока, плотность плазмы пропорциональна плотности тока. Для молекулярных газов с ростом тока необходимо учитывать объёмной рекомбинации, приводящие к слабому росту напряжения на ПС, при дальнейшем увеличении тока происходит нагрев газа (для молекулярных газов). В атомарных газах при увеличении тока в первую очередь газ разогревается, плотность его уменьшается и, как следствие, уменьшается напряжение на ПС. BAX при этом падающая.

Электроны в ПС термодинамически неравновесны. Их эфф. темп-pa существенно превосходит темп-ру атомов и молекул и составляет 2-3 эВ. Это обстоятельство и однородность E/p в длинных трубках используются для создания инверсной населённости атомов и молекул в газовых лазерах.

Плоский самостоятельный T. р. Потребности практики в поддержании T. р. в больших объёмах привели к реализации плоских разрядов, где расстояния между боковыми стенками превышают межэлектродное расстояние L . Плоский разряд используют при средних (10-100 тор) и высоких (>100 тор) давлениях. Плоский T. р. сохраняет все осн. черты T. р. в трубке, однако область ФТП определяется балансом процессов амбиполярного дрейфа и рекомбинацией, а потери за счёт диффузии к боковым стенкам несущественны. Поскольку характерный размер ФТП L ф в этом случае не зависит от давления газа, T. р. оказывается существенно неоднородным и при ср. давлениях. Напр., для азота L ф [см ] =0,1/j . Вольт-амперная характеристика ФТП растущая:

В сильноточных разрядах повышенного давления все неоднородные области КС, AC, ФТП малы. При средних и высоких давлениях плотность тока на катоде существенно превышает плотности тока, используемые на практике. Для того чтобы избежать стягивания тока на катоде (см. Контракция газового разряда )и следующего за этим образования дуги, катод делят на секции, искусственно распределяя в среднем равномерно по катоду (рис. 3, а). Такой катод представляет из себя набор штырей, присоединённых через сопротивления к общей шине. При возрастании тока, стекающего на один штырь, напряжение на нём падает, что приводит к ограничению тока. Избежать контракции можно также за счёт поддержания разряда короткое (~1 мкс), чтобы неустойчивость не успела развиться, т. е. с помощью спец. системы питания реализуют импульсный T. р. Однако и в этом случае необходимо принимать спец. для однородного пробоя газа, т. плазменный катод, затем импульсный T. р. развивается в основном разрядном промежутке (рис. 3, б). Однородность квазистационарного и импульсного разрядов с секциониров. катодами зависит от расстояния между штырьками. Для стабилизации T. р. применяются также комбинир. T. р. и разряд переменного тока.

Рис. 3. Схемы возбуждения самостоятельного тлеющего разряда: а - импульсного, квазистационарного и стационарного разрядов в потоке газа, 1- анод, 2- штыри или узкие пластины для разряда в потоке газа, R б - балластные сопротивления; б- импульсного: 1- катодная пластина, 2- анод, 3- ёмкость вспомогательного разряда; в - ёмкостного самостоятельного разряда: 1 - диэлектрические пластины, 2 - электроды.

T. р. комбинированным и переменного тока. Хотя технически эти виды разряда отличаются весьма существенно, их роднит общность механизма протекания тока. В обоих разрядах ток течёт по рекомбинирующей плазме; ионизация осуществляется в течение короткого промежутка времени периодически с частотой, большей обратного времени рекомбинации. В т. н. комбинир. разряде ионизация происходит при подаче вспомогат. высоковольтных импульсов напряжения на штырьки. Осн. разряд поддерживается между катодом и анодом от источника пост. напряжения. Поскольку плотность плазмы не зависит от пост. напряжения, такой разряд в промежутке между импульсами является несамостоятельным. T. о., комбинир. T. р. состоит из 2 разрядов: самостоятельного и несамостоятельного.

В разряде переменного тока ионизация осуществляется в момент макс. напряжения на разрядном промежутке, остальное время такой T. р. также является несамостоятельным. Характерная особенность такого разряда - простота реализации секционирования катода: его покрывают изоляционным слоем с большой диэлектрич. проницаемостью (рис. 3, в), являющимся реактивным балластным сопротивлением. Использование такого балласта значительно повышает разряда по сравнению с разрядом пост. тока с активным сопротивлением (рис. 3, а). Механизм протекания тока в T. р. переменного тока существенно зависит от частоты источника питания и проводимости плазмы s. При низких частотах (10-100 кГц), когда w/4ps<<1, в каждом полупериоде происходит распад и формирование КС и AC. T. к. меньше времени рекомбинации плазмы, зона ФТП не успевает установиться в течение полупериода, поэтому низкочастотный T. р. более однородный по сравнению с T. р. пост. тока. При повышении частоты омический ток сравнивается с током смещения (w/4ps1). Это происходит прежде всего в КС, т. к. в нём s самая маленькая. Расчёты и эксперимент показывают, что и в этом случае на электродах ток может контрагировать. Здесь также проявляется закон нормальной плотности тока (см. выше). В таком разряде вблизи анода и катода образуются слои квазинейтральной плазмы повышенной плотности. Характерный размер этих слоев определяется амбиполярным дрейфом за счёт нарушения электронейтральности плазмы. Если межэлектродное расстояние L не превышает характерного размера приэлектродных слоев, то в ПС ионизация несущественна и BAX растущая: . Когда w/4ps>> 1 и замыкание тока КС и AC осуществляется токами смещения, необходимость в интенсивной ионизации отпадает, приэлектродные BAX обладают положит. дифференц. сопротивлением, и эти слои оказывают стабилизирующее влияние на разряд.

Несамостоятельный T. р. отличается от самостоятельного тем, что проводимость его поддерживается с помощью внеш. ионизатора (рис. 4). Поэтому важнейшей характеристикой T. p. E/p можно управлять в широких пределах и независимо от тока. Широко распространён несамостоятельный T. р., поддерживаемый пучком быстрых электронов (~200 кэВ). Чем больше ток пучка, тем выше разрядной плазмы. Структура несамостоятельного T. р. похожа на структуру самостоятельного T. р. На КС внеш. ионизация существ. влияния не оказывает, т. к. превосходит внешнюю. Этот слой может контрагировать, как и в самостоят. T. р. Однако характер контракции здесь иной. Разряд на катоде разбивается на пятен (рис. 5). Поскольку ПС несамостоятельного T. р. обладает большим положит. дифференц. сопротивлением, он оказывает стабилизирующее воздействие на КС и препятствует слиянию пятен. Как и в самостоят. разряде, контракция на катоде не возникает при использовании импульсов малой длительности (<= 1 мкс). В несамостоятельном T. р. пост. тока кол-во пятен пропорционально полному току. Внеш. ионизатор оказывает стабилизирующее влияние на AC, и анодным падением, как правило, можно пренебречь. Несамостоятельный T. р. может гореть в больших объёмах в широком диапазоне давлений и токов и используется для накачки мощных газовых лазеров.

Рис. 4. Схема возбуждения несамостоятельного разряда: 1 - анод; 2 - катод; 3 - электронный пучок.

Рис. 5. Светящаяся катода в несамостоятельном разряде; видны проводящие каналы, зарождающиеся на катодных пятнах.

T. р. в потоке газа наиболее важен для практич. применения. Поток газа прокачивают через разл. виды T. р. для того, чтобы увеличить охлаждение газовой среды. В покоящемся газе охлаждение за счёт теплопроводности часто оказывается недостаточным для практич. потребностей. Поток газа, проходя через разряд, ионизуется, и выносится потоком за пределы электродной системы. Кроме того, охлаждение потоком существенно изменяет температурное поле и соответственно величину E/N (N- концентрация нейтрального газа), последняя, в свою очередь, очень сильно влияет на проводимость самостоят. разряда. Часто используется схема поперечного разряда, когда вектор скорости потока газа нормален вектору напряжённости электрич. поля (рис. 3, 4). В таком разряде КС находится в глубине пограничного слоя и практически не отличается от КС T. р. в покоящемся газе. Весьма существенно поток изменяет свойства AC. Если поток ламинарный, то неустойчивость AC приводит к образованию на аноде полос, вытянутых вдоль потока. В турбулентном потоке наблюдаются хаотичное образование и размытие анодных пятен.

Поддержание фронта ионизации ПС T. р. при невысоких скоростях газа и давлениях возможно за счёт амбиполяр-ной диффузии, к-рая выносит плазму навстречу потоку. Без учёта рекомбинации и нагрева газа баланс плазмы определяется равенством скоростей ионизации и выноса плазмы потоком газа. Напряжение на разряде U не зависит от тока. При учёте рекомбинации BAX разряда U(j) - слабо растущая ф-ция, а при больших значениях тока, когда существен нагрев газа, U(j)- слабо падающая, неустойчивая. Остаётся неясным механизм поддержания в потоке газа ФТП, где нет ионизации. Возможно, здесь играют роль процессы амбиполярного дрейфа электронов из зоны TC. При пониженных давлениях в качестве катода используется охлаждаемая водой трубка, расположенная поперёк потока газа, анод - сплошная металлич. пластина. Для улучшения устойчивости такого разряда секционируют анод.

Рис. 6. Схема возбуждения комбинированного продольного разряда: 1 - катодный штырь; 2- анодная трубка; 3- диэлектрическая пластина; 4- электрод вспомогательного разряда.

Наряду с поперечным разрядом на практике применяют также продольный разряд, в к-ром электрич. поле направлено навстречу потоку газа (рис. 6). Для улучшения устойчивости этого разряда ионизацию создают с помощью повторяющихся высоковольтных импульсов, прикладываемых поперёк потока.

T. р. в электроотрицательных газах. В таких разрядах в целом сохраняется структура разряда в электроположит. газах. Наиб. существенно изменяются свойства ФТП, эта зона протяжённее, чем в обычном T. р., и может занимать весь разрядный промежуток. Важными здесь являются процессы рекомбинации положит. и отрицат. ионов.

Неустойчивости T. р., вызывающие и домены, можно приблизительно разбить на 3 больших класса: электродинамические, тепловые и доменные. Э л е к т р о д ин а м и ч е с к и е неустойчивости (упоминавшиеся выше) проявляются в виде шнурования тока на электродах в КС и AC и связаны с отрицат. дифференц. сопротивлением этих слоев. Во мн. случаях эти неустойчивости приводят к появлению т е п л о в ы х неустойчивостей из-за резкого увеличения скорости ионизации вследствие нагрева газа и его прорежения либо из-за возбуждения колебат. или электронных уровней молекул и атомов. На рис. 5 хорошо видно прорастание токового канала из катодного пятна в импульсном несамостоятельном T. р. Этот токовый канал может приводить к более быстрому замыканию межэлектродного канала по сравнению с неустойчивостью, однородной вдоль электрич. поля. Это связано с тем, что на головке канала может существенно усиливаться электрич. поле, как в обычном стримере, что приводит к ускоренному распространению канала. В T. р. в потоке газа такие шнуры выносятся потоком и снова возникают в межэлектродном пространстве. Они являются причиной низкочастотных (~кГц) колебаний.

Д о м е н н а я н е у с т о й ч и в о с т ь (см. Низкотемпературная плазма )в T. р. приводит к возбуждению высокочастотных (МГц) колебаний, связанных с образованием слоев с повышенным сопротивлением, бегущих вдоль электрич. поля. Из-за N -образной зависимости дрейфовой скорости электронов от поля могут возбуждаться домены, аналогичные доменам Тана в полупроводниках. В электро-отрицат. газах (имеющих отрицат. ионы) с увеличением E сильно растёт прилипания электронов, что приводит к возникновению неустойчивости. Эта неустойчивость во многом аналогична рекомбинационным доменам в полупроводниках. Домены большой амплитуды движутся от катода к аноду с большой скоростью (~ 10 6 см/с) и существенно изменяют нек-рые характеристики ПС T. р.: <E /p > и т. д.

По внеш. проявлению на доменную неустойчивость похожи страты. Однако они имеют др. природу и объясняются действием разл. механизмов усиления ионизации, напр. за счёт ступенчатой ионизации и электрон-электронных соударений.

Лит.: Браун С., Элементарные процессы в плазме газового разряда, [пер. с англ.], M., 1961; Грановский В. Л., Электрический ток в газе. Установившийся ток, M., 1971; Веденов А. А., Физика электроразрядных СО 2 -лазеров, M., 1982; Баранов В. Ю., Напартович А. П., Старостин A. H., Тлеющий разряд в газах повышенного давления, в кн.: Итоги науки и техники, сер. Физика плазмы, т. 5, M., 1984; Велихов E. П., Ковалев А. С., Рахимов А. Т., Физические явления в газоразрядной плазме, M., 1987; Райзер Ю. П., Физика газового разряда, M., 1987; Голубев В. С., Пашкин С. В., Тлеющий разряд повышенного давления, M., 1990; Королев Ю. Д., Месяц Г. А., Физика импульсного пробоя газов, M., 1991. Г. Г. Гладуш.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. - М.: Советская энциклопедия . Главный редактор А. М. Прохоров . 1988 .

• Справочник технического переводчика

У этого термина существуют и другие значения, см. Разряд. Стиль этой статьи неэнциклопедичен или нарушает нормы русского языка. Статью следует исправить согласно стилистическим правилам Википедии … Википедия

Самостоятельный электрический разряд в газе, отличающийся сравнительно малой плотностью тока на катоде и большим катодным падением потенциала. Поддерживается электронной эмиссией с катода под действием ударов положительных ионов и фотоэлектронной … Энциклопедический словарь

тлеющий разряд - Glow Discharge Тлеющий разряд Один из видов стационарного самостоятельного электрического разряда в газах. Формируется, как правило, при низком давлении газа и малом токе. При увеличении проходящего тока превращается в дуговой разряд. В… … Толковый англо-русский словарь по нанотехнологии. - М. - самостоятельный электрич. разряд в газе, отличающийся сравнительно малой плотностью тока на катоде и большим катодным падением потенциала. Поддерживается электронной эмиссией с катода под действием ударов положит. ионов и фотоэлектронной эмиссией … Естествознание. Энциклопедический словарь

тлеющий разряд - Электрический разряд, при котором электрическое поле в разрядном промежутке определяется в основном величиной и расположением объемных зарядов, характеризуемый наличием катодного падения потенциала, значительно большего, чем ионизационный… … Политехнический терминологический толковый словарь

Книги

• Эмиттирующие наноструктуры «металл-оксид металла»: физика и применение , Алексей Коржавый. В монографии освещены важнейшие с точки зрения современного материаловедения вопросы формирования эмиссионных токов в наноструктурах «металл–оксид металла», активно используемых в качестве… электронная книга

Тлеющий разряд удобно наблюдать при пониженном давлении газа. Если к электродам, впаянным в стеклянную трубку длиной 30-50 см, приложить постоянное напряжение в несколько сот ампер и затем постепенно откачивать воздух из трубки, то наблюдается следующее явление: при атмосферном давлении приложенное напряжение недостаточно для пробоя газа и трубка остается темной. При уменьшении давления газа в некоторый момент в трубке возникает разряд, имеющий вид светящегося шнура. При дальнейшем уменьшении давления этот шнур расширяется и заполняет все сечение трубки.

Особое значение в тлеющем разряде имеют только две его части - катодное темное пространство и тлеющее свечение, в которых и происходят основные процессы, поддерживающие разряд.

Характерным для тлеющего разряда является особое распределение потенциала по длине трубки. Его можно определить, впаивая в трубку ряд дополнительных электродов - зондов, расположенных в различных местах трубки, и присоединяя между катодом и соответствующим зондом вольтметр с большим сопротивлением. Тогда получается кривая распределения потенциала, изображенная на рисунке 5. Она показывает, что почти все падения потенциала в разряде приходятся на область катодного темного пространства. Эта разность потенциалов между катодом и границей тлеющего свечения получила название катодного падения потенциала.

Существование катодного темного пространства объясняется тем, что электроны начинают сталкиваться с атомами газа не сразу, а лишь на некотором расстоянии от катода. Ширина катодного темного пространства приблизительно равна средней длине свободного пробега электронов: она увеличивается с уменьшением давления газа. Следовательно, в катодном темном пространстве электроны движутся практически без соударения.

Катодное падение потенциалов необходимо для поддержания тлеющего разряда. Именно благодаря его наличию положительные ионы приобретают необходимую энергию для образования интенсивной вторичной электронной эмиссии с катода, без которой тлеющий разряд не мог бы существовать. Поэтому катодное падение потенциала есть наиболее характерный признак тлеющего разряда, отличающий эту форму газового разряда от всех других форм.

Тлеющий разряд широко используют в качестве источника света в различных газоразрядных трубках. В лампах дневного света излучение тлеющего разряда поглощается слоем специальных веществ, нанесенных на внутреннюю поверхность трубки, которые под действием поглощенного излучения в свою очередь начинают светиться. Такие трубки оказываются более экономичными нежели обычные лампы накаливания.

Газоразрядные трубки применяются также для рекламных и декоративных целей, для чего им придают очертания различных фигур и букв. Наполняя трубки различными газами, можно получить свечение разной окраски.

В лабораторной практике используют тлеющий разряд для катодного распыления металлов, так как вещество катода в тлеющем разряде постепенно переходит в парообразное состояние и оседает в виде металлического налета на стенках трубки.

Тлеющий разряд возникает при низких давлениях. Его можно наблюдать в стеклянной трубке длиной около 0,5 м, с впаянными у концов плоскими металлическими электродами (рис. 85.1). На электроды подается напряжение порядка 1000 В. При атмосферном давлении тока в трубке практически нет. Если понижать давление, то примерно при 50 мм рт. ст. возникает разряд в виде светящегося извилистого тонкого шнура, соединяющего анод с катодом. По мере понижения давления шнур утолщается и приблизительно при 5 мм рт. ст. заполняет все сечение трубки - устанавливается тлеющий разряд. Его основные части показаны на рис. 85.1. Вблизи катода располагается тонкий светящийся слой, называемый катодной светящейся пленкой.

Между катодом и светящейся пленкой находится астоново темное пространство. По другую сторону светящейся пленки помещается слабо светящийся слой, по контрасту кажущийся темным и называемый катодным (или круксовым) темным пространством. Этот слой переходит в светящуюся область, которую называют тлеющим свечением. Все перечисленные слои образуют катодную часть тлеющего разряда.

С тлеющим свечением граничит темный промежуток - фарадеево темное пространство. Граница между ними размыта. Вся остальная часть трубки заполнена светящимся газом; ее называют положительным столбом. При понижении давления катодная часть разряда и фарадеево темное пространство расширяются, а положительный столб укорачивается. При давлении порядка 1 мм рт. ст. положительный столб распадается на ряд чередующихся темных и светлых изогнутых слоев - страт.

Измерения, осуществленные с помощью зондов (тоненьких проволочек, впаянных в разных точках вдоль трубки), а также другими методами, показали, что потенциал изменяется вдоль трубки неравномерно (см. график на рис. 85.1).

Почти все падение потенциала приходится на первые три участка разряда по катодное темное пространство включительно. Эту часть напряжения, приложенного к трубке, называют катодным падением потенциала. В области тлеющего свечения потенциал не изменяется - здесь напряженность поля равна нулю. Наконец, в фарадеевом темном пространстве и положительном столбе потенциал медленно растет. Такое распределение потенциала вызвано образованием в области катодного темного пространства положительного пространственного заряда, обусловленного повышенной концентрацией положительных ионов.

Основные процессы, необходимые для поддержания тлеющего разряда, происходят в его катодной части. Остальные части разряда не существенны, они могут даже отсутствовать (при малом расстоянии между электродами или при низком давлении). Основных процессов два - вторичная электронная эмиссия из катода, вызванная бомбардировкой его положительными ионами, и ударная ионизация электронами молекул газа.

Положительные ионы, ускоренные катодным падением потенциала, бомбардируют катод и выбивают из него электроны. В астоновом темном пространстве эти электроны ускоряются электрическим полем. Приобретя достаточную энергию, они начинают возбуждать молекулы газа, в результате чего возникает катодная светящаяся пленка. Электроны, пролетевшие без столкновений в область катодного темного пространства, имеют большую энергию, вследствие чего они чаще ионизируют молекулы, чем возбуждают (см. графики на рис. 83.1). Таким образом, интенсивность свечения газа уменьшается, но зато образуется много электронов и положительных ионов. Образовавшиеся ионы вначале имеют очень малую скорость. Поэтому в катодном темном пространстве создается положительный пространственный заряд, что приводит к перераспределению потенциала вдоль трубки и к возникновению катодного падения потенциала.

Электроны, возникшие в катодном темном пространстве, проникают в область тлеющего свечения, которая характеризуется высокой концентрацией электронов и положительных ионов и суммарным пространственным зарядом, близким к нулю (плазма). Поэтому напряженность поля здесь очень мала. Благодаря высокой концентрации электронов и ионов в области тлеющего свечения идет интенсивный процесс рекомбинации, сопровождающийся излучением выделяющейся при этом энергии. Таким образом тлеющее свечение есть в основном свечение рекомбинации.

Из области тлеющего свечения в фарадеево темное простран ство электроны и ионы проникают за счет диффузии (на границе между этими областями поле отсутствует, но зато имеется большой градиент концентрации электронов и ионов).