Teorija Bażika ta 'Krittu tal-Gass f'Lampa UV ta' 222nm
1. Townsend Electron Avalanche Theory
Il-fenomenu ta 'kwalunkwe kurrent elettriku li jgħaddi minn gass jissejjaħ konduzzjoni tal-gass jew skariku tal-gass. Kondizzjonijiet operattivi differenti se jipproduċu fenomeni differenti ta 'skarigu tal-gass u għandhom proprjetajiet ta' skariku differenti. Meta jiġu studjati l-fenomeni ta' skariku tal-gass, l-iskariki huma ġeneralment maqsuma f'żewġ kategoriji: skarigu mhux-awto-sostenit u skariku awto-sostenit. Il-fenomenu ta' transizzjoni ta' skariku minn mhux-awto-sostenit għal awto-sostenit jissejjaħ tqassim tal-gass. Discharge mhux{{-awto-sostenita tirreferi għal fenomenu fejn l-iskariku jista' jinżamm biss taħt il-kondizzjoni ta' sors estern ta' jonizzazzjoni. L-iskariku awto-sostenit jirreferi għal fenomenu fejn l-iskariku xorta jista' jinżamm meta jitneħħa s-sors estern ta' jonizzazzjoni. Taħt l-azzjoni ta 'sors estern ta' jonizzazzjoni, meta l-vultaġġ fit-tubu ta 'skarigu tal-lampa uv 222nm jiżdied għal ċertu valur suffiċjenti, il-kurrent ġewwa t-tubu jiżdied f'daqqa. F'dan iż-żmien, jekk is-sors ta 'jonizzazzjoni jitneħħa, il-kurrent ta' skarigu għadu kbir biżżejjed, jiġifieri, il-formazzjoni ta 'l-iskarigu f'dan il-mument m'għandha x'taqsam xejn mal-preżenza jew in-nuqqas tas-sors ta' jonizzazzjoni esterna, u dan l-istat jissejjaħ awto-skarigu sostnut. Il-proċess ta' tranżizzjoni ta' skariku minn skarigu mhux-awto-sostenit għal skariku awto-sostenit jissejjaħ proċess ta' tqassim tal-gass jew proċess ta' tqabbid. Dan il-fenomenu ta 'kwittanza u t-teorija ġew l-ewwel studjati u stabbiliti mix-xjenzat Townsend fil-bidu tas-seklu 20, għalhekk jissejjaħ skariku ta' Townsend. Wara li analizzat numru kbir ta 'sitwazzjonijiet sperimentali, Townsend jemmen li l-elettroni jimxu f'kamp elettriku uniformi, kontinwament jiksbu enerġija mill-kamp elettriku, u l-elettroni jaħbtu ma' atomi tal-gass biex jikkawżaw jonizzazzjoni u jitilfu l-enerġija. Fl-istat ta 'ekwilibriju, dawn iż-żewġ partijiet ta' enerġija għandhom ikunu ugwali. Il-partiċelli ċċarġjati jonizzati ġodda huma aċċellerati mill-kamp elettriku u jistgħu wkoll jikkawżaw jonizzazzjoni. Meta elettron inizjali jgħaddi mill-katodu għall-anodu u jikkawża jonizzazzjoni tal-ħabta, l-jonizzazzjonijiet tal-ħabta 1, 2, 3, 4, ... jseħħu f'sekwenza, u l-elettroni ġenerati ġodda jimxu wkoll lejn l-anodu u jipproduċu jonizzazzjoni tal-ħabta. In-numru ta 'elettroni li jiċċaqalqu lejn l-anodu jiżdied għal 2, 4, 8, 16, ... In-numru ta' elettroni jiżdied bħal valanga, għalhekk tissejjaħ valanga ta 'elettroni. It-teorija tal-valanga tal-elettroni hija applikabbli għar-reġjun tal-iskarigu fejn il-moviment dirett tal-elettroni jiddomina taħt l-azzjoni tal-kamp elettriku, u l-moviment termali irregolari tal-elettroni huwa f'pożizzjoni ta 'żvantaġġ, li hija riflessa wkoll fil-proċess tax-xogħol tal-lampa uv 222nm. 2-1, li jistgħu jinqasmu fi tliet partijiet: T0, T1, u T2. Fir-reġjun T0, il-vultaġġ bejn l-elettrodi huwa baxx ħafna, u l-kurrent li jgħaddi mill-gass huwa wkoll żgħir ħafna. Kif muri fil-Figura 2-1, titla 'minn żero u mbagħad għandha tendenza għas-saturazzjoni. Dan huwa r-riżultat tal-migrazzjoni diretta ta 'partiċelli ċċarġjati taħt l-azzjoni tal-kamp elettriku taħt jonizzazzjoni residwa. Minħabba r-radjazzjoni ta 'raġġi kożmiċi u elementi radjuattivi fil-qoxra tad-dinja, hemm ċertu ammont ta' elettroni u joni fi kwalunkwe gass fi kwalunkwe ħin u post. Dan il-fenomenu jissejjaħ jonizzazzjoni residwa. Fin-nuqqas ta 'kamp estern, dawn il-partiċelli ċċarġjati jimxu bl-addoċċ fl-ispazju bħall-molekuli tal-gass. Meta tiġi applikata vultaġġ baxx fit-tubu ta 'skarigu tal-lampa uv ta' 222nm, l-elettroni u l-joni jimxu b'mod direzzjonali taħt l-azzjoni tal-kamp, sabiex il-kurrent jiżdied gradwalment minn żero. Meta l-vultaġġ bejn l-elettrodi huwa kbir biżżejjed, il-partiċelli kollha ċċarġjati jistgħu jilħqu l-elettrodi, u f'dan iż-żmien, il-kurrent jilħaq ċertu valur massimu. Id-densità tal-partiċelli ċċarġjati ġġenerati mill-jonizzazzjoni residwa hija ġeneralment dgħajfa ħafna, għalhekk il-valur tal-kurrent ta 'saturazzjoni fir-reġjun T0 għadu żgħir ħafna (fl-ordni ta' 10^-12 A).Ibbażat fuq il-proċess ta 'skariku bażiku ta' hawn fuq, it-teorija ta 'skarika ta' Townsend tintroduċi koeffiċjenti , , u η biex tiddeskrivi l-mekkaniżmu ta 'jonizzazzjoni tal-gass li huwa kruċjali għall-ifhim tal-mekkaniżmu ta' jonizzazzjoni, uv2m lampa.L-ewwel koeffiċjent ta 'jonizzazzjoni ta' Townsend : Jirrappreżenta n-numru ta 'elettroni ħielsa ġġenerati minn jonizzazzjoni ta' ħabta bejn elettron u atomi tal-gass meta elettron jiċċaqlaq mill-katodu għad-direzzjoni ta 'l-anodu fuq distanza ta' unità. Dan il-proċess ta 'jonizzazzjoni jissejjaħ ukoll il-proċess. It-tieni koeffiċjent ta' jonizzazzjoni ta 'Townsend (koeffiċjent ta' jonizzazzjoni tal-volum ta 'joni pożittivi): Jirrappreżenta n-numru ta' ħabtiet bejn jone pożittiv u atomi tal-gass meta jone pożittiv jiċċaqlaq mill-anodu għad-direzzjoni tal-katodu fuq distanza ta 'unità. Dan il-proċess jissejjaħ ukoll il-proċess.Koeffiċjent ta 'twaħħil η: Jirrappreżenta l-probabbiltà ta' twaħħil ta 'elettron għal kull unità ta' tul tul id-direzzjoni tal-kamp elettriku. It-twaħħil inaqqas in-numru ta 'elettroni ħielsa u, f'ċertu sens, jikkompeti mal-jonizzazzjoni, li taffettwa s-sostenibbiltà tal-iskarigu fl-ambjent tal-gass tal-lampa uv 222nm.
2. Streamer Theory u Leader Theory
It-teorija ta' Townsend tirriżulta mill-kriterju ta' skariku sostnut waħdu. Il-mudell bażiku tiegħu tal-gwadann tal-jonizzazzjoni tal-ħabta u l-idea li jikkonvertu minn valanga tal-elettroni primarja għal valanga tal-elettroni sekondarja bħala kundizzjoni ta' skarigu sostnuta waħedha-dejjem kienu l-bażi tat-teorija tal-iskarigu tal-gass. Madankollu, it-teorija ta 'Townsend ma tqisx id-distorsjoni tal-kamp elettriku applikat esternament minn ħlasijiet spazjali, u lanqas ma tikkunsidra bis-sħiħ is-sors tal-elettroni inizjali f'valangi tal-elettroni sekondarji. Ma jistax jispjega d-dewmien tal-ħin tal-formazzjoni tal-proċess tat-tqassim, il-fergħat tal-kanali tal-iskarigu waqt skariki parzjali kbar, u l-fenomenu li l-proċess tal-iskariku mhuwiex affettwat minn materjali tal-katodu. Fl-1940, Week u Leob stabbilixxew it-teorija tal-istrixxaturi (magħrufa wkoll bħala t-teorija tal-istrixxaturi), li tikkumplimenta t-teorija ta' Townsend. Peterson issuġġerixxa fl-1970 li t-teorija tal-istreamer hija aktar applikabbli għal kampi elettriċi mhux omoġenji taħt kundizzjonijiet attwali, li hija ta 'sinifikat kbir għall-ottimizzazzjoni tal-istruttura tal-elettrodu tal-lampa uv 222nm. Skond it-teorija streamer, meta valanga ta 'elettroni waħda tilħaq daqs kritiku, se jseħħ proċess ta' tqassim mgħaġġel ħafna. Elettroni ta'-veloċità għolja jiffurmaw ras sferiku tal-valanga tal-elettroni, li jimxu lejn l-anodu. Meta mqabbla ma 'l-elettroni, joni pożittivi u negattivi jimxu bil-mod ħafna u jistgħu jitqiesu bħala immobbli, li jibqgħu fejn huma ġġenerati biex jiffurmaw denb twil ta' valanga iċċarġjat b'mod pożittiv. Fi pressjoni atmosferika, il-veloċità tad-diffużjoni tal-elettroni hija żgħira, u l-ħlas tal-valanga tal-elettroni huwa relattivament ikkonċentrat, li ovvjament tfixkel il-kamp elettriku oriġinali u tbiddel il-kamp elettriku fir-ras tal-valanga tal-elettroni. Minħabba l-kamp elettriku msaħħaħ quddiem il-valanga tal-elettroni, il-moviment aċċellerat tal-elettroni jwassal għal aktar jonizzazzjoni, u ħafna ħabtiet tal-elettroni jiffurmaw partiċelli eċċitati li jirrilaxxaw fotoni fid-direzzjonijiet kollha meta jirritornaw, li huma faċilment assorbiti mill-gass biex jipproduċu fotojonizzazzjoni, li jiġġeneraw elettroni sekondarji. Għalhekk, valangi ta 'elettroni sekondarji huma ġġenerati minn jonizzazzjoni tal-ħabta fil-kamp elettriku msaħħaħ minn ħlasijiet spazjali u jikkonverġu mar-ras tal-valanga inizjali biex jiffurmaw kanal ta' streamer, li jkompli jiżviluppa għal tqassim tal-vojt. It-teorija ta 'streamer temmen li l-iskarigu mill-bidu sat-tqassim mhuwiex proċess ta' bidla kwantitattiva ta 'jonizzazzjoni ta' ħabta, iżda riżultat ta 'bidla kwalitattiva ta' fotojonizzazzjoni spazjali meta l-valanga ta 'elettroni inizjali tiżviluppa sa ċertu punt u n-numru ta' ħlasijiet iġġenerati mill-valanga sub-elettron jaqbeż ċertu valur kritiku, u l-ispazju jiċċarġja b'mod sinifikanti l-kampijiet elettriċi esterni. Il-valanga tal-elettroni sekondarja kkawżata mill-fotojonizzazzjoni tikkonverġi mal-valanga tal-elettroni prinċipali biex tifforma streamer, l-iskarigu jinbidel f'skarigu sostnut waħdu-, u l-iżvilupp tal-iskariku jinżamm permezz ta 'fotojonizzazzjoni spazjali. Il-proċess tal-fotojonizzazzjoni tal-ispazju tat-teorija tal-istrixxar jista 'jispjega tajjeb id-dewmien tal-ħin tal-iskarigu, il-morfoloġija tal-iskarigu, u l-influwenza tal-materjali tal-mutur u proċessi fiżiċi oħra li ma jistgħux jiġu spjegati mit-teorija ta' Townsend, li jeħtieġ li titqies b'mod enfatiku meta tistudja l-istabbiltà tal-iskarika tal-lampa uv 222nm. Proċessi bħal sajjetti bi skariki ta 'vojt twil jeħtieġ li jiġu spjegati mill-jonizzazzjoni termali tat-teorija tal-mexxej. Kemm it-teorija tal-istrixxaturi kif ukoll it-teorija tal-mexxejja jipprovdu biss mudelli fiżiċi kwalitattivi, u m'hemm l-ebda mudell matematiku kwantitattiv relattivament komplut. Ix-xogħol ta 'riċerka sussegwenti jitwettaq prinċipalment b'metodi sperimentali.Skond il-karatteristiċi tal-proċess ta' skariku fis-saff tal-korona, il-korona tista 'tinqasam f'żewġ forom: forma ta' valanga ta 'elettroni u forma ta' streamer. Meta l-kurvatura tal-elettrodu tal-korona tkun kbira, is-saff tal-korona huwa rqiq ħafna u relattivament uniformi, u l-kurrent tal-iskarigu huwa relattivament stabbli. Il--skarigu sostnut minnu nnifsu jadotta l-forma ta' skarigu ta' Townsend, jiġifieri, il-korona meta tidher valanga tal-elettroni. Hekk kif il-vultaġġ jiżdied, is-saff tal-korona jkompli jespandi, u valangi tal-elettroni individwali jiffurmaw streamers, li jirriżultaw f'forma ta 'polz ta' kwittanza, u mbagħad transizzjoni għal skariku ta 'forma ta' streamer corona. Jekk ir-raġġ tal-kurvatura tal-elettrodu jiżdied, il-korona hija intensa ħafna fil-bidu u tifforma forma ta 'streamer hekk kif tidher. Meta l-vultaġġ jiżdied aktar, streamers individwali jiżviluppaw b'mod qawwi, li jirriżulta f'discharge ta 'pinzell, u l-fenomenu tal-polz ta' skariku isir aktar intens, eventwalment jippenetra l-vojt u jikkawża tqassim sħiħ tad-distakk, li huwa relatat mal-ħajja tas-servizz u l-prestazzjoni ta '222nm uv lamp.It ġeneralment maħsub li l-elettron avalanchery form is addattat for electron avalanga il-qasam huwa aktar adattat għall-forma ta' elettriku uniformi u uniformi. kampi elettriċi mhux omoġenji. Ibbażat fuq il-kwittanza ta 'Townsend flimkien mat-teorija tal-istreamer, il-kriterju tat-tqassim għal kampi elettriċi mhux omoġenji jista' jiġi derivat, li għandu sinifikat ta 'gwida għad-disinn u l-ottimizzazzjoni tal-lampa uv 222nm.
