ლაბორატორია #2.5

"გაზის გამონადენის შესწავლა თირატრონის გამოყენებით"

ობიექტური: აირებში არამდგრადი და თვითშენარჩუნებული გამონადენის დროს აირებში წარმოქმნილი პროცესების შესწავლა, თირატრონის მოქმედების პრინციპის შესწავლა, თირატრონის დენის-ძაბვის და საწყისი მახასიათებლების აგება.

თეორიული ნაწილი

აირების იონიზაცია. არამდგრადი და თვითშენარჩუნებული აირის გამონადენი

ნორმალურ ყოველდღიურ პირობებში აირების ატომები და მოლეკულები ელექტრონულად ნეიტრალურია, ე.ი. არ შეიცავს უფასო დამუხტვის მატარებლებს, რაც ნიშნავს, რომ ვაკუუმის უფსკრულის მსგავსად, ისინი არ უნდა ატარებდნენ ელექტროენერგიას. ფაქტობრივად, აირები ყოველთვის შეიცავს გარკვეულ რაოდენობას თავისუფალ ელექტრონებს, დადებით და უარყოფით იონებს და, შესაბამისად, თუმცა ცუდად ატარებენ ელექტროენერგიას. მიმდინარე.

გაზში თავისუფალი მუხტის მატარებლები, როგორც წესი, წარმოიქმნება გაზის ატომების ელექტრონული გარსიდან ელექტრონების გამოდევნის შედეგად, ე.ი. როგორც შედეგი იონიზაციაგაზი. გაზის იონიზაცია არის გარე ენერგიის ზემოქმედების შედეგი: გათბობა, ნაწილაკების დაბომბვა (ელექტრონები, იონები და სხვ.), ელექტრომაგნიტური გამოსხივება (ულტრაიისფერი, რენტგენი, რადიოაქტიური და ა.შ.). ამ შემთხვევაში ელექტროდებს შორის მდებარე გაზი ატარებს ელექტრო დენს, რომელსაც ე.წ გაზის გამონადენი. Ძალამაიონებელი ფაქტორი ( იონიზატორი) არის საპირისპიროდ დამუხტული მუხტის მატარებლების წყვილი, რომლებიც წარმოიქმნება იონიზაციის შედეგად გაზის ერთეული მოცულობის ერთეულ დროს. იონიზაციის პროცესთან ერთად ხდება საპირისპირო პროცესიც - რეკომბინაცია: საპირისპიროდ დამუხტული ნაწილაკების ურთიერთქმედება, რის შედეგადაც ჩნდება ელექტრულად ნეიტრალური ატომები ან მოლეკულები და გამოიყოფა ელექტრომაგნიტური ტალღები. თუ გაზის ელექტრული გამტარობა მოითხოვს გარე იონიზატორის არსებობას, მაშინ ასეთი გამონადენი ე.წ. დამოკიდებული. თუ გამოყენებული ელექტრული ველი (EF) საკმარისად დიდია, მაშინ გარე ველის გამო ზემოქმედების იონიზაციის შედეგად წარმოქმნილი თავისუფალი მუხტის მატარებლების რაოდენობა საკმარისია ელექტრული გამონადენის შესანარჩუნებლად. ასეთ გამონადენს არ სჭირდება გარე იონიზატორი და ე.წ დამოუკიდებელი.

განვიხილოთ ელექტროდებს შორის მდებარე გაზში გაზის გამონადენის დენის ძაბვის მახასიათებელი (ნახ. 1).

სუსტი ელექტრული ველების (I) რეგიონში არათავდადებული გაზის გამონადენით, იონიზაციის შედეგად წარმოქმნილი მუხტების რაოდენობა უდრის ერთმანეთთან რეკომბინირებული მუხტების რაოდენობას. ამ დინამიური წონასწორობის გამო, თავისუფალი მუხტის მატარებლების კონცენტრაცია გაზში რჩება პრაქტიკულად მუდმივი და, შედეგად, ომის კანონი (1):

სადაც ეარის ელექტრული ველის სიძლიერე; ნ- კონცენტრაცია; ჯარის დენის სიმკვრივე.

და ( ) არის შესაბამისად დადებითი და უარყოფითი მუხტის მატარებლების მობილურობა;<υ > არის მუხტის მიმართული მოძრაობის დრიფტის სიჩქარე.

მაღალი EC (II) რეგიონში შეინიშნება დენის გაჯერება გაზში (I), რადგან იონიზატორის მიერ შექმნილი ყველა მატარებელი მონაწილეობს მიმართულ დრიფტში, დენის შექმნაში.

ველის შემდგომი ზრდით (III), მუხტის მატარებლები (ელექტრონები და იონები), რომლებიც მოძრაობენ აჩქარებული სიჩქარით, იონიზებენ ნეიტრალურ ატომებსა და გაზის მოლეკულებს. ზემოქმედების იონიზაცია), რის შედეგადაც წარმოიქმნება დამატებითი მუხტის მატარებლები და ფორმირება ელექტრონული ზვავი(ელექტრონები უფრო მსუბუქია ვიდრე იონები და მნიშვნელოვნად აჩქარებულია EP-ში) - დენის სიმკვრივე იზრდება ( გაზის გაძლიერება). როდესაც გარე იონიზატორი გამორთულია, გაზის გამონადენი შეჩერდება რეკომბინაციის პროცესების გამო.

ამ პროცესების შედეგად წარმოიქმნება ელექტრონების, იონების და ფოტონების ნაკადები, ნაწილაკების რაოდენობა იზრდება ზვავის მსგავსად, ხდება დენის მკვეთრი მატება ელექტროდებს შორის ელექტრული ველის პრაქტიკულად გაძლიერების გარეშე. ჩნდება დამოუკიდებელი გაზის გამონადენი. არათანმიმდევრული გაზის გამონადენიდან დამოუკიდებელზე გადასვლას ეწოდება ელ ავარია, და ძაბვა ელექტროდებს შორის , სად დ- ელექტროდებს შორის მანძილი ე.წ ავარიული ძაბვა.

ელექტრონული ფოსტისთვის დაშლის დროს, ელექტრონებს ჰქონდეთ დრო, მოიპოვონ კინეტიკური ენერგია, რომელიც აღემატება გაზის მოლეკულების იონიზაციის პოტენციალს, და მეორეს მხრივ, რომ პოზიტიურ იონებს თავიანთ გზაზე ჰქონდეთ დრო, მიიღონ კინეტიკური ენერგია მეტი კათოდური მასალის სამუშაო ფუნქცია. იმის გამო, რომ საშუალო თავისუფალი გზა დამოკიდებულია ელექტროდების კონფიგურაციაზე, მათ შორის მანძილს d და ნაწილაკების რაოდენობაზე მოცულობის ერთეულზე (და, შესაბამისად, წნევაზე), თვითშენარჩუნებული გამონადენის ანთება შეიძლება კონტროლდებოდეს შეცვლით. მანძილი ელექტროდებს შორის დმათი უცვლელი კონფიგურაციით და წნევის შეცვლით პ. თუ სამუშაო პდაღმოჩნდება, რომ იგივეა, სხვა რამ თანაბარია, მაშინ დაკვირვებული ავარიის ბუნება იგივე უნდა იყოს. ეს დასკვნა აისახა ექსპერიმენტში კანონიე (1889) გერმანული. ფიზიკა ფ.პაშენი(1865–1947):

გაზის გამონადენის აალების ძაბვა გაზის წნევის პროდუქტის მოცემული მნიშვნელობისთვის და ელექტროდებს შორის მანძილი Pd არის მოცემული აირის დამახასიათებელი მუდმივი მნიშვნელობა. .

არსებობს რამდენიმე სახის თვითგამონადენი.

ბრწყინვალე გამონადენიხდება დაბალი წნევის დროს. თუ რამდენიმე ასეული ვოლტის მუდმივი ძაბვა გამოიყენება 30-50 სმ სიგრძის მინის მილში შედუღებულ ელექტროდებზე, თანდათანობით ამოტუმბავს ჰაერს მილიდან, მაშინ 5.3-6.7 კპა წნევის დროს გამონადენი ხდება მანათობელი სახით. გრეხილი მოწითალო კაბელი, რომელიც მოდის კათოდიდან ანოდამდე. წნევის შემდგომი შემცირებით, ძაფი სქელდება და » 13 Pa წნევის დროს, გამონადენს აქვს ფორმა, რომელიც სქემატურად არის ნაჩვენები ნახ. 2.

თხელი მანათობელი ფენა მიმაგრებულია პირდაპირ კათოდზე 1 - კათოდური ფილმი , რასაც მოჰყვება 2 - კათოდური ბნელი სივრცე , შემდგომში გადის მანათობელ ფენაში 3 - მბზინავი ბზინვარება , რომელსაც აქვს მკვეთრი საზღვარი კათოდის მხარეს, თანდათან ქრება ანოდის მხარეს. 1-3 ფენები ქმნიან მბზინავი გამონადენის კათოდური ნაწილს. მიჰყვება ჩამქრალ ბზინვარებას ფარადეის ბნელი სივრცე 4. მილის დანარჩენი ნაწილი ივსება მანათობელი გაზით - პოზიტიური პოსტი - 5.

პოტენციალი არათანაბრად იცვლება მილის გასწვრივ (იხ. სურ. 2). ძაბვის თითქმის მთელი ვარდნა ხდება გამონადენის პირველ მონაკვეთებში, ბნელი კათოდური სივრცის ჩათვლით.

გამონადენის შესანარჩუნებლად აუცილებელი ძირითადი პროცესები ხდება მის კათოდურ ნაწილში:

1) პოზიტიური იონები, რომლებიც აჩქარებულია კათოდური პოტენციალის ვარდნით, დაბომბავს კათოდს და მისგან ელექტრონებს გამოყოფს;

2) ელექტრონები აჩქარდებიან კათოდური ნაწილში და იღებენ საკმარის ენერგიას და იონიზებენ აირის მოლეკულებს. წარმოიქმნება მრავალი ელექტრონი და დადებითი იონი. დნობის რეგიონში ხდება ელექტრონების და იონების ინტენსიური რეკომბინაცია, გამოიყოფა ენერგია, რომლის ნაწილი მიდის დამატებით იონიზაციაზე. ფარადეის ბნელ სივრცეში შეჭრილი ელექტრონები თანდათან აგროვებენ ენერგიას, ასე რომ წარმოიქმნება პლაზმის არსებობისთვის აუცილებელი პირობები (გაზის იონიზაციის მაღალი ხარისხი). დადებითი სვეტი არის გაზის გამონადენი პლაზმა. იგი მოქმედებს როგორც დირიჟორი, რომელიც აკავშირებს ანოდს კათოდურ ნაწილებთან. დადებითი სვეტის სიკაშკაშე ძირითადად გამოწვეულია აღგზნებული მოლეკულების ძირითად მდგომარეობაში გადასვლით. სხვადასხვა აირების მოლეკულები ასხივებენ სხვადასხვა სიგრძის ტალღის გამოსხივებას ასეთი გადასვლების დროს. ამიტომ, სვეტის სიკაშკაშეს აქვს თითოეული გაზის დამახასიათებელი ფერი. იგი გამოიყენება მანათობელი მილების დასამზადებლად. ნეონის მილები იძლევა წითელ ბზინვარებას, არგონის მილები იძლევა მოლურჯო-მომწვანო.

რკალის გამონადენიშეინიშნება ნორმალური და მომატებული წნევის დროს. ამ შემთხვევაში, დენი აღწევს ათეულ და ასეულ ამპერს, ხოლო ძაბვა გაზის უფსკრულის გასწვრივ ეცემა რამდენიმე ათეულ ვოლტამდე. ასეთი გამონადენი შეიძლება მიღებულ იქნას დაბალი ძაბვის წყაროდან, თუ ელექტროდები პირველად შეიკრიბება, სანამ არ შეხებიან. შეხების ადგილას ელექტროდები ძლიერად თბება ჯოულის სიცხის გამო, ხოლო ერთმანეთისგან მოცილების შემდეგ კათოდი ხდება ელექტრონების წყარო თერმიონული ემისიის გამო. ძირითადი პროცესები, რომლებიც მხარს უჭერენ გამონადენს, არის თერმიონული გამოსხივება კათოდიდან და მოლეკულების თერმული იონიზაცია ელექტროდთაშორის უფსკრული გაზის მაღალი ტემპერატურის გამო. თითქმის მთელი ინტერელექტროდის სივრცე ივსება მაღალი ტემპერატურის პლაზმით. ის ემსახურება როგორც გამტარი, რომლის მეშვეობითაც კათოდის მიერ გამოსხივებული ელექტრონები ანოდამდე აღწევს. პლაზმის ტემპერატურა არის ~6000 K. კათოდის მაღალი ტემპერატურა შენარჩუნებულია დადებითი იონებით დაბომბვით. თავის მხრივ, ანოდი, მასზე გაზის უფსკრულიდან მოხვედრილი სწრაფი ელექტრონების მოქმედებით, უფრო ძლიერად თბება და შეიძლება დნება კიდეც და მის ზედაპირზე წარმოიქმნება ჩაღრმავება - კრატერი - რკალის ყველაზე ნათელი ადგილი. ელექტრული რკალიპირველად მიიღეს 1802 წელს. რუსი ფიზიკოსი ვ. პეტროვი (1761–1834), რომელმაც ელექტროდებად გამოიყენა ნახშირის ორი ცალი. ცხელ ნახშირბადის ელექტროდებმა კაშკაშა ბზინვარება მისცა და მათ შორის გაჩნდა მანათობელი გაზის ნათელი სვეტი - ელექტრული რკალი. რკალის გამონადენი გამოიყენება როგორც კაშკაშა სინათლის წყარო პროექტორის პროჟექტორებში, ასევე ლითონების ჭრისა და შესადუღებლად. არის რკალის გამონადენი ცივი კათოდით. ელექტრონები ჩნდება კათოდიდან ველის გამოსხივების გამო, გაზის ტემპერატურა დაბალია. მოლეკულების იონიზაცია ხდება ელექტრონის ზემოქმედების გამო. გაზის გამონადენი პლაზმა ჩნდება კათოდსა და ანოდს შორის.

ნაპერწკლის გამონადენიხდება ორ ელექტროდს შორის, მათ შორის მაღალი ელექტრული ველის სიძლიერით . ნაპერწკალი ხტუნავს ელექტროდებს შორის, რომელსაც აქვს კაშკაშა მანათობელი არხის ფორმა, რომელიც აკავშირებს ორივე ელექტროდს. ნაპერწკალთან ახლოს გაზი თბება მაღალ ტემპერატურამდე, ხდება წნევის სხვაობა, რაც იწვევს ხმის ტალღების გაჩენას, დამახასიათებელ ბზარს.

ნაპერწკლის გამოჩენას წინ უძღვის გაზში ელექტრონული ზვავების წარმოქმნა. თითოეული ზვავის წინაპარი არის ელექტრონი, რომელიც აჩქარებს ძლიერ ელექტრულ ველში და წარმოქმნის მოლეკულების იონიზაციას. შედეგად მიღებული ელექტრონები, თავის მხრივ, აჩქარებენ და წარმოქმნიან შემდეგ იონიზაციას, ხდება ელექტრონების რაოდენობის ზვავის ზრდა - ზვავი.

შედეგად მიღებული დადებითი იონები არ თამაშობენ მნიშვნელოვან როლს, რადგან ისინი უმოძრაოა. ელექტრონული ზვავები იკვეთება და ქმნის გამტარ არხს ნაკადი, რომლის გასწვრივ ელექტრონები კათოდიდან ანოდამდე მიდიან - არსებობს ავარია.

ელვა არის ძლიერი ნაპერწკლის გამონადენის მაგალითი. ჭექა-ქუხილის სხვადასხვა ნაწილი სხვადასხვა ნიშნის მუხტს ატარებს („-“ დედამიწისკენაა მიმართული). ამიტომ, თუ ღრუბლები ერთმანეთს საპირისპიროდ დამუხტული ნაწილებით უახლოვდებიან, მათ შორის ნაპერწკლის რღვევა ხდება. დამუხტულ ღრუბელსა და დედამიწას შორის პოტენციური განსხვავებაა ~10 8 ვ.

ნაპერწკლის გამონადენი გამოიყენება აფეთქებებისა და წვის პროცესების დასაწყებად (სანთლები შიდა წვის ძრავებში), დამუხტული ნაწილაკების დასარეგისტრირებლად ნაპერწკლების მრიცხველებში, ლითონის ზედაპირების დასამუშავებლად და ა.შ.

კორონარული (კორონარული) გამონადენიხდება ელექტროდებს შორის, რომლებსაც აქვთ განსხვავებული გამრუდება (ერთ-ერთი ელექტროდი არის თხელი მავთული ან წერტილი). კორონას გამონადენის დროს მოლეკულების იონიზაცია და აგზნება ხდება არა მთელ ინტერელექტროდულ სივრცეში, არამედ წვერთან ახლოს, სადაც ინტენსივობა მაღალია და აღემატება ეავარია. ამ ნაწილში გაზი ანათებს, სიკაშკაშეს აქვს ელექტროდის მიმდებარე კორონის ფორმა.

პლაზმა და მისი თვისებები

პლაზმამას უწოდებენ ძლიერ იონიზებულ გაზს, რომელშიც დადებითი და უარყოფითი მუხტების კონცენტრაცია თითქმის ერთნაირია. გამოარჩევენ მაღალი ტემპერატურის პლაზმა , რომელიც ხდება ულტრამაღალ ტემპერატურაზე და გაზის გამონადენი პლაზმა გაზის გამონადენის შედეგად წარმოქმნილი.

პლაზმას აქვს შემდეგი თვისებები:

იონიზაციის მაღალი ხარისხი, ლიმიტში - სრული იონიზაცია (ყველა ელექტრონი გამოყოფილია ბირთვებიდან);

პლაზმაში დადებითი და უარყოფითი ნაწილაკების კონცენტრაცია პრაქტიკულად ერთნაირია;

მაღალი ელექტროგამტარობა;

ბზინვარება;

ძლიერი ურთიერთქმედება ელექტრულ და მაგნიტურ ველებთან;

პლაზმაში ელექტრონების რხევები მაღალი სიხშირით (>10 8 ჰც), რაც იწვევს პლაზმის ზოგად ვიბრაციას;

დიდი რაოდენობით ნაწილაკების ერთდროული ურთიერთქმედება.

არამდგრადი გაზის გამონადენი ეწოდება ისეთ გამონადენს, რომელიც წარმოიქმნება ელექტრული ველის თანდასწრებით, შეიძლება არსებობდეს მხოლოდ გარე იონიზატორის მოქმედებით.

განვიხილოთ ფიზიკური პროცესები, რომლებიც ხდება არათვითშენარჩუნებული აირის გამონადენში. შემოვიღოთ რამდენიმე აღნიშვნა: აღვნიშნოთ საკვლევ მოცულობაში გაზის მოლეკულების რაოდენობა ვ. მოლეკულების კონცენტრაცია ზოგიერთი მოლეკულა იონიზებულია. მოდით აღვნიშნოთ ერთი და იგივე ნიშნის იონების რაოდენობა ნ; მათი კონცენტრაცია შემდეგი, აღნიშნეთ ∆-ით n i- იონების წყვილი, რომლებიც წარმოიქმნება იონიზატორის მოქმედებით ერთ წამში გაზის ერთეული მოცულობისთვის.

აირში იონიზაციის პროცესთან ერთად ხდება იონების რეკომბინაცია. სხვადასხვა ნიშნის ორი იონის შეხვედრის ალბათობა პროპორციულია როგორც დადებითი, ისე უარყოფითი იონების რაოდენობისა და ეს რიცხვები, თავის მხრივ, ტოლია ნ. მაშასადამე, იონების წყვილების რაოდენობა, რომლებიც წამში ხელახლა ერწყმის ერთეულ მოცულობას, პროპორციულია ნ 2:

მაშასადამე, იონების წონასწორული კონცენტრაციისთვის (იონების წყვილის რაოდენობა ერთეულ მოცულობაში) მიიღება შემდეგი გამოხატულება:

.

(8.2.3)

ექსპერიმენტის სქემა გაზის გამომშვები მილით ნაჩვენებია სურათზე 8.1.

მოდით გავაანალიზოთ ელექტრული ველის მოქმედება იონიზებულ აირებში მიმდინარე პროცესებზე. ელექტროდებზე მუდმივი ძაბვის გამოყენება. დადებითი იონები მიმართული იქნება უარყოფითი ელექტროდისკენ, ხოლო უარყოფითი მუხტები დადებითი ელექტროდისკენ. ამრიგად, მატარებლების ნაწილი გაზის გამონადენის უფსკრულიდან გადავა ელექტროდებზე (ელექტრული დენი გამოჩნდება წრეში). მიეცით ერთეულის მოცულობა ყოველ წამს ∆njიონების წყვილი. ახლა წონასწორობის მდგომარეობა შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც

(8.2.4)

1. განიხილეთ საქმე სუსტი ველი: წრე შემოვა სუსტი დენი. დენის სიმკვრივე პროპორციულია მატარებლის კონცენტრაციის სიდიდით ნ, დამუხტვა ქ, რომელსაც ატარებს თითოეული გადამზიდავი და დადებითი და უარყოფითი იონების მიმართული მოძრაობის სიჩქარე და :

.

(8.2.5)

იონების მიმართული მოძრაობის სიჩქარე გამოიხატება მეშვეობით მობილურობადა დაძაბულობაელექტრული ველი:

სუსტ ველში (), წონასწორობის კონცენტრაცია უდრის:.

ჩაანაცვლეთ ეს გამოთქმა (8.2.7):

(8.2.8)

ბოლო გამოსახულებაში ფაქტორი at არ არის დამოკიდებული ინტენსივობაზე. მისი აღნიშვნა σ-ით მივიღებთ ომის კანონი დიფერენციალური ფორმით :

(8.2.9)

სადაც - სპეციფიკური ელექტროგამტარობა.

დასკვნა : სუსტი ელექტრული ველების შემთხვევაში, დენი არამდგრადი გამონადენით ემორჩილება ოჰმის კანონს.

2. განიხილეთ ძლიერი ველი . ამ შემთხვევაში, ანუ ყველა წარმოქმნილი იონი ტოვებს გაზის გამონადენის უფსკრული ელექტრული ველის მოქმედებით. ეს აიხსნება იმით, რომ იმ დროის განმავლობაში, რაც იონს სჭირდება ერთი ელექტროდიდან მეორეზე ძლიერ ველში ფრენა, იონებს შესამჩნევად შერწყმის დრო არ აქვთ. ამიტომ იონიზატორის მიერ წარმოებული ყველა იონი მონაწილეობს დენის შექმნაში და მიდის ელექტროდებში. და ვინაიდან იონიზატორის მიერ წარმოქმნილი იონების რაოდენობა დროის ერთეულზე ∆n i, არ არის დამოკიდებული ველის სიძლიერეზე, მაშინ დენის სიმკვრივე განისაზღვრება მხოლოდ მნიშვნელობით ∆n iდა არ იქნება დამოკიდებული. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, გამოყენებული ძაბვის შემდგომი ზრდით, დენი წყვეტს ზრდას და რჩება მუდმივი.

დენის მაქსიმალურ მნიშვნელობას, რომლის დროსაც ყველა წარმოქმნილი იონი მიდის ელექტროდებში, ეწოდება გაჯერების დენი.

ველის სიძლიერის შემდგომი ზრდა იწვევს ფორმირებას ზვავებიელექტრონები, როდესაც იონიზატორის მოქმედებით წარმოქმნილი ელექტრონები იძენენ ენერგიას საშუალო თავისუფალ გზაზე (შეჯახებიდან შეჯახებამდე) საკმარისი გაზის მოლეკულების იონიზაციისთვის (ზემოქმედების იონიზაცია). ამ შემთხვევაში წარმოქმნილი მეორადი ელექტრონები, რომლებიც აჩქარდნენ, თავის მხრივ წარმოქმნიან იონიზაციას და ა.შ. პირველადი იონების და ელექტრონების ზვავის მსგავსი გამრავლებაშექმნილი გარე იონიზატორით და გამონადენი დენის გაძლიერება.

ნახაზი 8.2 გვიჩვენებს ზვავის წარმოქმნის პროცესს.

მიღებული შედეგები შეიძლება გამოსახული იყოს გრაფიკულად (ნახ. 8.3) არათავდადებული აირის გამონადენის დენის ძაბვის მახასიათებლის სახით.

დასკვნა : დაბალი დენის სიმკვრივის დროს არათვითშენარჩუნებული გამონადენისთვის, ე.ი. როდესაც გაზ-გამომშვები უფსკრულიდან მუხტების გაქრობაში მთავარ როლს ასრულებს რეკომბინაციის პროცესი, ხდება ოჰმის კანონი.( ); დიდი მინდვრებისთვის()ომის კანონი არ სრულდება - ხდება გაჯერება, ხოლო ველების გადაჭარბებით - ხდება მუხტების ზვავი, რაც იწვევს დენის სიმკვრივის მნიშვნელოვან ზრდას..

ელექტროლიტური ხსნარებისგან განსხვავებით, გაზი ნორმალურ პირობებში შედგება ნეიტრალური მოლეკულებისგან (ან ატომებისგან) და, შესაბამისად, არის იზოლატორი. გაზი ხდება ელექტრული დენის გამტარი მხოლოდ მაშინ, როდესაც მისი ზოგიერთი მოლეკულა მაინც იონიზდება (იონებად გადაიქცევა) გარეგანი გავლენის (იონიზატორი) გავლენის ქვეშ. იონიზაციის დროს, ჩვეულებრივ, ერთი ელექტრონი გამოდის გაზის მოლეკულიდან, რის შედეგადაც მოლეკულა ხდება დადებითი იონი. გამოტყორცნილი ელექტრონი ან რჩება თავისუფალი გარკვეული დროის განმავლობაში, ან მყისიერად ემაგრება („იჭედება“) ნეიტრალურ აირის ერთ-ერთ მოლეკულას და აქცევს მას უარყოფით იონად. ამრიგად, იონიზებულ აირში არის დადებითი და უარყოფითი იონები და თავისუფალი ელექტრონები.

იმისათვის, რომ მოლეკულიდან (ატომიდან) ერთი ელექტრონი ამოვარდეს, იონიზატორმა უნდა შეასრულოს გარკვეული სამუშაო, რომელსაც ეწოდება იონიზაციის სამუშაო; გაზების უმეტესობისთვის მას აქვს მნიშვნელობები 5-დან 25 ევ-მდე. რენტგენის სხივები (იხ. § 125), რადიოაქტიური გამოსხივება (იხ. § 139), კოსმოსური სხივები (იხ. § 145), ინტენსიური გათბობა, ულტრაიისფერი სხივები (იხ. § 120) და ზოგიერთი სხვა ფაქტორები შეიძლება იყოს გაზის იონიზატორად.

აირში იონიზაციასთან ერთად მიმდინარეობს იონური რეკომბინაციის პროცესი. შედეგად, იქმნება წონასწორული მდგომარეობა, რომელიც ხასიათდება იონების გარკვეული კონცენტრაციით, რომლის ღირებულება დამოკიდებულია იონიზატორის სიმძლავრეზე.

იონიზებულ აირში გარე ელექტრული ველის არსებობისას, დენი წარმოიქმნება საპირისპირო იონების ურთიერთსაპირისპირო მიმართულებით მოძრაობისა და ელექტრონების მოძრაობის გამო.

გაზის დაბალი სიბლანტის გამო, გაზის იონების მობილურობა ათასჯერ მეტია ელექტროლიტური იონების მობილურობაზე და დაახლოებით

როდესაც იონიზატორის მოქმედება ჩერდება, აირში იონების კონცენტრაცია სწრაფად ეცემა ნულამდე (რეკომბინაციისა და დენის წყაროს ელექტროდებში იონების მოცილების გამო) და დენი ჩერდება. დენს, რომლის არსებობისთვის საჭიროა გარე იონიზატორი, ეწოდება არათავდადებული აირის გამონადენი.

გაზში საკმარისად ძლიერი ელექტრული ველით იწყება თვითიონიზაციის პროცესები, რის გამოც დენი შეიძლება არსებობდეს გარე იონიზატორის არარსებობის შემთხვევაშიც კი. ამ სახის დენს ეწოდება დამოუკიდებელი გაზის გამონადენი.

ზოგადად თვითიონიზაციის პროცესები შემდეგია. ბუნებრივ პირობებში, გაზი ყოველთვის შეიცავს მცირე რაოდენობით თავისუფალ ელექტრონებს და იონებს, რომლებიც წარმოიქმნება ისეთი ბუნებრივი იონიზატორებით, როგორიცაა კოსმოსური სხივები და რადიოაქტიური ნივთიერებების გამოსხივება, რომლებიც შეიცავს ატმოსფეროში, ნიადაგსა და წყალში. საკმარისად ძლიერ ელექტრულ ველს შეუძლია დააჩქაროს ეს ნაწილაკები ისეთ სიჩქარემდე, რომლითაც მათი კინეტიკური ენერგია აჭარბებს იონიზაციის მუშაობას. შემდეგ ელექტრონები და იონები, რომლებიც ეჯახებიან (ელექტროდებისკენ მიმავალ გზას) ნეიტრალურ მოლეკულებს, იონიზებენ მათ. შეჯახების დროს წარმოქმნილი ახალი (მეორადი) ელექტრონები და იონები ასევე აჩქარებენ ველს და, თავის მხრივ, იონიზებენ ახალ ნეიტრალურ მოლეკულებს და ა.შ. გაზის აღწერილ თვითიონიზაციას ზემოქმედების იონიზაცია ეწოდება.

თავისუფალი ელექტრონები იწვევენ ზემოქმედების იონიზაციას უკვე სიდიდის რიგის ველის სიძლიერით, რაც შეეხება იონებს, მათ შეუძლიათ გამოიწვიონ დარტყმის იონიზაცია მხოლოდ სიდიდის რიგის ველის სიძლიერით. ეს განსხვავება განპირობებულია მრავალი მიზეზით, კერძოდ, ფაქტია, რომ ელექტრონებისთვის გაზში საშუალო თავისუფალი გზა გაცილებით გრძელია, ვიდრე იონებისთვის. ამრიგად, ელექტრონები იძენენ კინეტიკურ ენერგიას, რომელიც აუცილებელია ზემოქმედების იონიზაციისთვის უფრო დაბალი ველის სიძლიერეზე, ვიდრე იონები. თუმცა, არც თუ ისე ძლიერი ველებზე, დადებითი იონები ძალიან მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ გაზის თვითიონიზაციაში. ფაქტია, რომ ამ იონების ენერგია საკმარისია ლითონისგან ელექტრონების ამოსაღებად. ამრიგად, ველის მიერ გაფანტული დადებითი იონები, რომლებიც ეჯახებიან ველის წყაროს ლითონის კათოდს, მისგან გამოყოფენ ელექტრონებს, რომლებიც, თავის მხრივ, აჩქარებენ ველს და წარმოქმნიან ნეიტრალური მოლეკულების ზემოქმედების იონიზაციას.

იონებს და ელექტრონებს, რომელთა ენერგია არასაკმარისია ზემოქმედების იონიზაციისთვის, შეუძლიათ, მიუხედავად ამისა, მოლეკულებთან შეჯახებისას მიიყვანონ ისინი აღგზნებულ მდგომარეობაში, ანუ გამოიწვიონ გარკვეული ენერგეტიკული ცვლილებები მათ ელექტრონულ გარსებში. აღგზნებული მოლეკულა (ან ატომი) შემდეგ გადადის ნორმალურ მდგომარეობაში, ხოლო ასხივებს ელექტრომაგნიტური ენერგიის ნაწილს - ფოტონს (პროცესები

ატომების აგზნება და მათ მიერ ფოტონების ემისია და შთანთქმა განხილული იქნება § 132-136). ფოტონების გამოსხივება აირის ნათებაში ვლინდება. გარდა ამისა, ნებისმიერი გაზის მოლეკულის მიერ შთანთქმის ფოტონს შეუძლია მისი იონიზაცია; ამ სახის იონიზაციას ფოტონიკური ეწოდება. დაბოლოს, კათოდზე მოხვედრილ ფოტონს შეუძლია მისგან ელექტრონი ამოაგდოს (გარე ფოტოელექტრული ეფექტი), რაც შემდეგ იწვევს ნეიტრალური მოლეკულის ზემოქმედების იონიზაციას.

ზემოქმედების და ფოტონების იონიზაციის და დადებითი იონებისა და ფოტონების მიერ კათოდიდან ელექტრონების გამოდევნის შედეგად, იონების და ელექტრონების რაოდენობა მთელ გაზის მოცულობაში მკვეთრად იზრდება (ზვავის მსგავსი). გარეგანი იონიზატორი აღარ არის საჭირო გაზში დენის არსებობისთვის. გაზის გამონადენი დამოუკიდებელი ხდება. აირის თვითიონიზაციის აღწერილი პროცესი სქემატურად არის ნაჩვენები ნახ. 208, სადაც ნეიტრალური მოლეკულები გამოსახულია როგორც თეთრი წრეები, დადებითი იონები – წრეების სახით პლუს ნიშნით, ელექტრონები – შავი წრეები და ფოტონები – ტალღოვანი ხაზები.

ნახ. 209 არის გაზში დენის დამოკიდებულების ექსპერიმენტული გრაფიკი ველის სიძლიერეზე ან ძაბვაზე კათოდსა და საველე წყაროს ანოდს შორის, ვინაიდან

სად არის მანძილი ელექტროდებს შორის. მრუდის მონაკვეთზე დენი იზრდება დაახლოებით ველის სიძლიერის პროპორციულად ოჰმის კანონის მიხედვით). ეს აიხსნება იმით, რომ დაძაბულობის მატებასთან ერთად იზრდება იონების და ელექტრონების მოწესრიგებული მოძრაობის სიჩქარე და, შესაბამისად, ელექტროდებზე (დენი) გადამავალი 1 წამში. აშკარაა, რომ დენის მატება შეჩერდება, როდესაც ველის სიძლიერე მიაღწევს იმ მნიშვნელობას, რომლის დროსაც გარე იონიზატორის მიერ 1 წამში შექმნილი ყველა იონი და ელექტრონი ერთდროულად მიუახლოვდება ელექტროდებს.

არც თუ ისე მაღალ ტემპერატურაზე და ატმოსფერულთან ახლოს მყოფი გაზები კარგი იზოლატორებია. ეს აიხსნება იმით, რომ ნორმალურ პირობებში აირები შედგება ნეიტრალური ატომებისა და მოლეკულებისგან და არ შეიცავს თავისუფალ მუხტს (ელექტრონებს და იონებს). გაზი ხდება ელექტროენერგიის გამტარი, როდესაც მისი ზოგიერთი მოლეკულა იონიზებული,ამისათვის გაზი უნდა დაექვემდებაროს რაიმე სახის იონიზატორის მოქმედებას (მაგალითად, სანთლის ალის, ულტრაიისფერი და რენტგენის გამოსხივების, გ-კვანტების, ელექტრონების, პროტონების, a-ნაწილაკების ნაკადების გამოყენებით და ა.შ.) . სხვადასხვა აირების ატომების იონიზაციის ენერგია 4 - 25 ევ დიაპაზონშია. იონიზებულ გაზში ჩნდება დამუხტული ნაწილაკები, რომლებსაც შეუძლიათ ელექტრული ველის გავლენის ქვეშ გადაადგილება - დადებითი და უარყოფითი იონები და თავისუფალი ელექტრონები.

ელექტრული დენის გავლას გაზებში ეწოდება გაზის გამონადენი.

პროცესის პარალელურად იონიზაციაგაზი ყოველთვის მიმდინარეობს და საპირისპირო პროცესი - რეკომბინაციის პროცესი: დადებითი და უარყოფითი იონები, დადებითი იონები და ელექტრონები, ხვდებიან, ერწყმის ერთმანეთს ნეიტრალურ ატომებსა და მოლეკულებს. მათი სიჩქარის ბალანსი განსაზღვრავს აირში დამუხტული ნაწილაკების კონცენტრაციას. იონების რეკომბინაციის პროცესები, ისევე როგორც იონების აგზნება, რომლებიც არ იწვევს იონიზაციას, იწვევს ბზინვარებაგაზი, რომლის ფერი განისაზღვრება აირის თვისებებით.

გაზის გამონადენის ბუნება განისაზღვრება გაზის შემადგენლობით, მისი ტემპერატურით და წნევით, ელექტროდების ზომებით, კონფიგურაციით და მასალებით, გამოყენებული ძაბვით, დენის სიმკვრივით და ა.შ.

განვიხილოთ წრე, რომელიც შეიცავს გაზის უფსკრულის, რომელიც ექვემდებარება გარე იონიზატორის უწყვეტ, მუდმივ ინტენსივობის მოქმედებას.

გაზის იონიზაციის შედეგად წრეში შემოვა დენი, რომლის დამოკიდებულება დაყენებულ ძაბვაზე მოცემულია ნახ.

მოსახვევზე OAდენი იზრდება ძაბვის პროპორციულად, ანუ შესრულებულია ომის კანონი. ძაბვის შემდგომი ზრდით, ოჰმის კანონი ირღვევა: დენის სიძლიერის ზრდა შენელდება (განყოფილება AB)და ბოლოს მთლიანად ჩერდება (განყოფილება VS).იმათ. ვიღებთ გაჯერების დენს, რომლის სიდიდე განისაზღვრება იონიზატორის სიმძლავრით, ეს მიიღწევა მაშინ, როდესაც გარე იონიზატორის მიერ შექმნილი ყველა იონი და ელექტრონი ერთეულ დროში ერთსა და იმავე დროს აღწევს ელექტროდებს. თუ რეჟიმში OSშეაჩერე იონიზატორის მოქმედება, შემდეგ გამონადენიც ჩერდება. გამონადენი, რომელიც არსებობს მხოლოდ გარე იონიზატორების მოქმედებით, ეწოდება დამოკიდებული. ელექტროდებს შორის ძაბვის შემდგომი ზრდით, დენის სიძლიერე თავდაპირველად ნელა (სექცია CD),და შემდეგ მკვეთრად (განყოფილება DE)იზრდება და გამონადენი ხდება დამოუკიდებელი. გაზში გამონადენი, რომელიც გრძელდება გარე იონიზატორის მოქმედების შეწყვეტის შემდეგ, ეწოდება დამოუკიდებელი.

თვითგამონადენის წარმოქმნის მექანიზმი შემდეგია. მაღალი ძაბვის დროს ელექტრონები, რომლებიც წარმოიქმნება გარე იონიზატორის მოქმედებით, ძლიერად აჩქარებული ელექტრული ველით, ეჯახება აირის მოლეკულებს, იონიზებს მათ, რის შედეგადაც წარმოიქმნება მეორადი ელექტრონები და დადებითი იონები. დადებითი იონები მოძრაობენ კათოდისკენ, ელექტრონები კი ანოდისკენ. მეორადი ელექტრონები კვლავ იონიზებენ გაზის მოლეკულებს და, შესაბამისად, ელექტრონებისა და იონების საერთო რაოდენობა გაიზრდება, როდესაც ელექტრონები ზვავისავით მოძრაობენ ანოდისკენ. ეს არის მიზეზი იმისა, რომ რაიონში ელექტრული დენები გაიზარდა CD. აღწერილი პროცესი ე.წ ზემოქმედების იონიზაცია. მხოლოდ ელექტრონების მიერ ზემოქმედების იონიზაცია საკმარისი არ არის გამონადენის შესანარჩუნებლად, როდესაც გარე იონიზატორი ამოღებულია. გამონადენის შესანარჩუნებლად აუცილებელია ელექტრონული ზვავები "გამრავლდეს", ანუ აირში ახალი ელექტრონები წარმოიქმნას ზოგიერთი პროცესის გავლენით. ეს ხდება მნიშვნელოვანი ძაბვის დროს გაზის უფსკრულის ელექტროდებს შორის, როდესაც პოზიტიური იონების ზვავები მიედინება კათოდში, რომლებიც მისგან ელექტრონებს ამოაგდებენ. ამ მომენტში, როდესაც, გარდა ელექტრონული ზვავებისა, არის იონური ზვავებიც, დენი იზრდება თითქმის ძაბვის გაზრდის გარეშე (განყოფილება DEნახ.), ე.ი. ხდება დამოუკიდებელი გამონადენი. ძაბვას, რომლის დროსაც ხდება თვითგამორთვა, ეწოდება ავარიული ძაბვა.

უნდა აღინიშნოს, რომ აირებში გამონადენის დროს რეალიზდება ნივთიერების განსაკუთრებული მდგომარეობა, რომელსაც პლაზმა ეწოდება. პლაზმაძლიერ იონიზებულ გაზს უწოდებენ გაზს, რომელშიც დადებითი და უარყოფითი მუხტების სიმკვრივე თითქმის ერთნაირია. განასხვავებენ მაღალტემპერატურულ პლაზმას, რომელიც წარმოიქმნება ულტრამაღალ ტემპერატურაზე და გაზის გამონადენის პლაზმას შორის, რომელიც წარმოიქმნება გაზის გამონადენის დროს. პლაზმას ახასიათებს იონიზაციის ხარისხი a - იონიზებული ნაწილაკების რაოდენობის თანაფარდობა მათ საერთო რაოდენობასთან პლაზმის მოცულობის ერთეულზე. a-ს მნიშვნელობიდან გამომდინარე, საუბარია სუსტად (a არის პროცენტის წილადი), ზომიერად (რამდენიმე პროცენტი) და სრულად (დაახლოებით 100%) იონიზებულ პლაზმაზე.

არსებობს ოთხი სახის თვითგამონადენი: ბზინვარება, ნაპერწკალი, რკალი და კორონა.

1. ანათებს გამონადენიხდება დაბალი წნევის დროს. თუ რამდენიმე ასეული ვოლტის მუდმივი ძაბვა გამოიყენება 30 - 50 სმ სიგრძის მინის მილში შედუღებულ ელექტროდებზე, თანდათანობით ამოტუმბავს ჰაერს მილიდან, მაშინ ~ 5,3 - 6,7 კპა წნევის დროს (რამდენიმე მმ Hg) ხდება გამონადენი. მანათობელი მოწითალო გრაგნილი კაბელის სახით, რომელიც გადის კათოდიდან ანოდამდე. წნევის შემდგომი შემცირებით (~ 13 Pa), გამონადენს აქვს შემდეგი სტრუქტურა.

კათოდთან უშუალოდ არის მუქი თხელი ფენა 1 - ასტონ ბნელი სივრცე, რასაც მოჰყვება თხელი მანათობელი ფენა 2 - პირველი კათოდური ბზინვარება ან კათოდური ფილმი, რასაც მოჰყვება მუქი ფენა 3 - კათოდური (მარცხნივ) ბნელი სივრცე, რომელიც მოგვიანებით გადადის მანათობელ ფენაში 4 - მბზინავი ბზინვარება, რომელსაც აქვს მკვეთრი საზღვარი კათოდის მხარეს, თანდათან ქრება ანოდის მხარეს. ის წარმოიქმნება ელექტრონების დადებით იონებთან რეკომბინაციის შედეგად. მუქი უფსკრული ესაზღვრება მბზინავ ნათებას 5- ფარადეის ბნელი სივრცე, რასაც მოჰყვება იონიზებული მანათობელი აირის სვეტი 6 - პოზიტიური პოსტი. დადებით სვეტს მნიშვნელოვანი როლი არ აქვს გამონადენის შენარჩუნებაში. გამოყენებული ძაბვა არათანაბრად ნაწილდება გამონადენის გასწვრივ. თითქმის ყველა პოტენციური ვარდნა ხდება პირველ სამ ფენაში და ე.წ კათოდური პოტენციალის ვარდნა.

შრის ფორმირების მექანიზმი შემდეგია. პოზიტიური იონები კათოდის მახლობლად, კათოდური პოტენციალის ვარდნით აჩქარებული, ბომბავს კათოდს და გამოაქვს ელექტრონებს მისგან. ბნელ ასტონ სივრცეში ელექტრონები აჩქარებენ და აღაგზნებენ მოლეკულებს, რომლებიც იწყებენ შუქის გამოსხივებას, ქმნიან კათოდური ფენას 2. ელექტრონები, რომლებიც დაფრინავენ ფილმ 2-ში შეჯახების გარეშე, იონიზებენ გაზის მოლეკულებს ამ ფირის უკან. ბევრი დადებითი და უარყოფითი მუხტია. ამ შემთხვევაში, ბზინვარების ინტენსივობა მცირდება. ეს უბანი არის კათოდური (კრუქსი) ბნელი სივრცე 3. ელექტრონები, რომლებიც წარმოიქმნება კათოდის ბნელ სივრცეში, შეაღწევს მბზინავი ნათების ზონაში 4, რაც განპირობებულია მათი რეკომბინაციით დადებით იონებთან. გარდა ამისა, დარჩენილი ელექტრონები და იონები (მათ შორის რამდენიმეა) დიფუზიით შეაღწევს მე-5 რეგიონში - ფარადეის ბნელ სივრცეში. ბნელი ჩანს, რადგან რეკომბინირებული მუხტების კონცენტრაცია დაბალია. მე-5 უბანში არის ელექტრული ველი, რომელიც აჩქარებს ელექტრონებს და დადებითი სვეტის 6-ის მიდამოში ისინი წარმოქმნიან იონიზაციას, რის შედეგადაც წარმოიქმნება პლაზმა. დადებითი სვეტის სიკაშკაშე ძირითადად განპირობებულია აღგზნებული მოლეკულების ძირითად მდგომარეობაში გადასვლით. მას აქვს დამახასიათებელი ფერი თითოეული გაზისთვის. მბზინავ გამონადენში, მის მხოლოდ სამ ნაწილს აქვს განსაკუთრებული მნიშვნელობა მისი შენარჩუნებისთვის - ბზინვარებამდე. კათოდურ ბნელ სივრცეში არის ელექტრონებისა და დადებითი იონების ძლიერი აჩქარება, რაც ელექტრონებს კათოდიდან გამოყოფს (მეორადი ემისია). თუმცა, დნობის რეგიონში ხდება ელექტრონების მიერ გაზის მოლეკულების ზემოქმედების იონიზაცია. ზემოქმედების იონიზაციის დროს წარმოქმნილი დადებითი იონები მიემართება კათოდისკენ და მისგან გამოყოფს ახალ ელექტრონებს, რომლებიც, თავის მხრივ, კვლავ იონიზებენ გაზს და ა.შ. ამ გზით მუდმივად შენარჩუნებულია მბზინავი გამონადენი.

გამოყენება ტექნოლოგიაში. დადებითი სვეტის სიკაშკაშე, რომელსაც აქვს თითოეული გაზის დამახასიათებელი ფერი, გამოიყენება გამონადენის მილებში რეკლამების შესაქმნელად (ნეონის გამონადენის მილები წითელ ბზინვარებას იძლევა, არგონი - მოლურჯო-მომწვანო) და ფლუორესცენტურ ნათურებში.

2. ნაპერწკლის გამონადენიწარმოიქმნება მაღალი ელექტრული ველის სიძლიერეზე (~ 3 10 ბ ვ/მ) გაზში ატმოსფერული წნევის ქვეშ. ნაპერწკლის გამონადენის ახსნა მოცემულია საფუძველზე ნაკადითეორია, რომლის მიხედვითაც კაშკაშა ნაპერწკალი არხის გამოჩენას წინ უსწრებს იონიზებული აირის სუსტად მანათობელი აკუმულაციების გამოჩენა - სტრიმერები. ნაკადები წარმოიქმნება როგორც ელექტრონული ზვავების წარმოქმნის შედეგად დარტყმის იონიზაციის შედეგად, ასევე გაზის ფოტონით იონიზაციის შედეგად. ზვავები, რომლებიც ერთმანეთს დევნიან, ქმნიან ნაკადების გამტარ ხიდებს, რომლებზედაც დროის შემდეგ მომენტებში ელექტრონების მძლავრი ნაკადები მიედინება, რომლებიც ქმნიან ნაპერწკლის გამონადენის არხებს. განხილული პროცესების დროს დიდი რაოდენობით ენერგიის გამოყოფის გამო, ნაპერწკლების უფსკრულის გაზი თბება ძალიან მაღალ ტემპერატურამდე (დაახლოებით 10 4 o C), რაც იწვევს მის ბზინვარებას. გაზის სწრაფი გათბობა იწვევს წნევის მატებას და დარტყმის ტალღების გაჩენას, რაც ხსნის ხმოვან ეფექტებს ნაპერწკლის გამონადენის დროს. მაგალითად, ხრაშუნა სუსტი გამონადენის დროს და ძლიერი ჭექა-ქუხილი ელვის შემთხვევაში.

გამოყენება ტექნოლოგიაში. შიგაწვის ძრავებში აალებადი ნარევის აალებისთვის და ელექტრული გადამცემი ხაზების ტალღებისგან (ნაპერწკლების ხარვეზები) დასაცავად.

3. რკალის გამონადენი. თუ მძლავრი წყაროდან ნაპერწკლის გამონადენის აალების შემდეგ ელექტროდებს შორის მანძილი თანდათან მცირდება, მაშინ გამონადენი ხდება უწყვეტი, ე.ი. რკალის გამონადენი ხდება. ამ შემთხვევაში, დენი მკვეთრად იზრდება, აღწევს ასობით ამპერს, ხოლო ძაბვა გამონადენის უფსკრულის გასწვრივ ეცემა რამდენიმე ათეულ ვოლტამდე. რკალის გამონადენი შეიძლება მიღებულ იქნას დაბალი ძაბვის წყაროდან, ნაპერწკლის ეტაპის გვერდის ავლით. ამისთვის ელექტროდებს (მაგალითად, ნახშირბადის) ერთმანეთში აყრიან, სანამ არ შეხებიან, ელექტრული დენით ძალიან ცხელდებიან, შემდეგ ნაწილდებიან და მიიღება ელექტრული რკალი. ატმოსფერული წნევის დროს რკალის გამონადენს აქვს ~3500 o C ტემპერატურა. რკალი იწვის, ანოდზე წარმოიქმნება ჩაღრმავება - კრატერი, რომელიც არის ყველაზე ცხელი ადგილი რკალში. რკალის გამონადენი შენარჩუნებულია კათოდიდან ინტენსიური თერმიონული გამოსხივების გამო, ასევე მოლეკულების თერმული იონიზაციის გამო გაზის მაღალი ტემპერატურის გამო.

განაცხადი - ლითონების შედუღებისა და ჭრისთვის, მაღალი ხარისხის ფოლადების (რკალის ღუმელი) და განათების (პროექტირების, საპროექციო მოწყობილობების) მისაღებად.

4. კორონას გამონადენი- მაღალი ძაბვის ელექტრული გამონადენი მაღალი (მაგალითად, ატმოსფერული) წნევით მკვეთრად არაერთგვაროვან ველში ელექტროდების მახლობლად დიდი ზედაპირის გამრუდებით (მაგალითად, წერტილებით). როდესაც წვერთან ველის სიძლიერე აღწევს 30 კვ/მ-ს, მის გარშემო ჩნდება კორონას მსგავსი სიკაშკაშე, რაც ამ ტიპის გამონადენის სახელწოდების მიზეზია. ამ ფენომენს ძველად წმინდა ელმოს ხანძარს უწოდებდნენ. კორონას ელექტროდის ნიშნიდან გამომდინარე, განასხვავებენ უარყოფით ან დადებით კორონას.

გამოყენება - ელექტროსტატიკურ ნალექებში, რომლებიც გამოიყენება სამრეწველო აირების გასაწმენდად მინარევებისაგან, ფხვნილისა და საღებავის საფარის გამოყენებისას.

გაზში დენის შეღწევის პროცესს გაზის გამონადენი ეწოდება.

გაზში არსებული დენი, რომელიც წარმოიქმნება გარე იონიზატორის თანდასწრებით, ეწოდება დამოკიდებული .

ნება მიეცით წყვილი ელექტრონი და იონი გარკვეული დროით შევიდეს მილში, მილის ელექტროდებს შორის ძაბვის მატებით, გაიზრდება დენის სიძლიერე, დადებითი იონები დაიწყებენ მოძრაობას კათოდისკენ, ხოლო ელექტრონები - ანოდისკენ.

დგება მომენტი, როდესაც ყველა ნაწილაკი აღწევს ელექტროდებს და ძაბვის შემდგომი მატებით, დენი არ შეიცვლება, თუ იონიზატორი შეწყვეტს მუშაობას, მაშინ გამონადენიც შეჩერდება, რადგან. იონების სხვა წყაროები არ არსებობს, ამიტომ იონების გამონადენს თვითშენარჩუნებას უწოდებენ.

დენი აღწევს თავის გაჯერებას.

ძაბვის შემდგომი მატებასთან ერთად, დენი მკვეთრად იზრდება, თუ გარე იონიზატორს ამოიღებთ, გამონადენი გაგრძელდება: გაზის ელექტრული გამტარობის შესანარჩუნებლად საჭირო იონები ახლა თავად გამონადენით იქმნება. გაზის გამონადენი, რომელიც გრძელდება გარე იონიზატორის შეწყვეტის შემდეგ, ეწოდება დამოუკიდებელი .

ძაბვას, რომლის დროსაც ხდება თვითგამორთვა, ეწოდება ავარიული ძაბვა .

გაზის დამოუკიდებელ გამონადენს ინარჩუნებს ელექტრული ველით აჩქარებული ელექტრონები, მათ აქვთ კინეტიკური ენერგია, რომელიც იზრდება ელექტრული ველის გამო. ველები.

თვითგამონადენის ტიპები:

1) დნობა

2) რკალი (ელექტრული რკალი) - ლითონის შესადუღებლად.

3) გვირგვინი

4) ნაპერწკალი (ელვა)

პლაზმა. პლაზმის ტიპები.

ქვეშ პლაზმურიესმით ძლიერ იონიზირებული აირი, რომელშიც ელექტრონების კონცენტრაცია უდრის + იონების კონცენტრაციას.

რაც უფრო მაღალია გაზის ტემპერატურა, მით მეტი იონი და ელექტრონია პლაზმაში და ნაკლები ნეიტრალური ატომები.

პლაზმის ტიპები:

1) ნაწილობრივ იონიზებული პლაზმა

2) სრულად იონიზებული პლაზმა (ყველა ატომი დაიშალა იონებად და ელექტრონებად).

3) მაღალი ტემპერატურის პლაზმა (T>100000 K)

4) დაბალი ტემპერატურის პლაზმა (T<100000 К)

St-va პლაზმა:

1) პლაზმა ელექტრონულად ნეიტრალურია

2) პლაზმის ნაწილაკები ადვილად მოძრაობენ ველის მოქმედების ქვეშ

3) აქვს კარგი ელექტროგამტარობა

4) აქვს კარგი თბოგამტარობა

პრაქტიკული გამოყენება:

1) თერმული აირის ენერგიის ელექტრო ენერგიად გარდაქმნა მაგნიტოჰიდროდინამიკური ენერგიის გადამყვანის (MHD) გამოყენებით. ოპერაციული პრინციპი:

მაღალტემპერატურული პლაზმის ჭავლი შედის ძლიერ მაგნიტურ ველში (ველი მიმართულია პერპენდიკულარულად ნახაზის სიბრტყე X-ზე), იგი იყოფა + და - ნაწილაკებად, რომლებიც მიდიან სხვადასხვა ფირფიტებზე, ქმნიან ერთგვარ პოტენციურ განსხვავებას.

2) გამოიყენება პლაზმატრონებში (პლაზმის გენერატორები), მათი დახმარებით ჭრიან და ადუღებენ ლითონებს.

3) ყველა ვარსკვლავი, მათ შორის მზე, ვარსკვლავური ატმოსფერო, გალაქტიკური ნისლეულები არის პლაზმა.

ჩვენი დედამიწა გარშემორტყმულია პლაზმური გარსით - იონოსფერო,რომლის გარეთაც არის რადიაციული პოლუსები ჩვენი დედამიწის გარშემო, რომელშიც ასევე არის პლაზმა.

პროცესები დედამიწის მახლობლად პლაზმაში გამოწვეულია მაგნიტური ქარიშხლებით, ავრორაებით, ასევე კოსმოსში არის პლაზმური ქარები.

16. ელექტრული დენი ნახევარგამტარებში.

ნახევარგამტარები არის ve-va, რომლებშიც წინააღმდეგობა მცირდება ტ-ის გაზრდით.

ნახევარგამტარები იკავებს 4 ქვეჯგუფს.

მაგალითი: სილიციუმი არის 4-ვალენტიანი ელემენტი - ეს ნიშნავს, რომ ატომის გარე გარსში არის 4 ელექტრონი, რომლებიც სუსტად არის დაკავშირებული ბირთვთან, თითოეული ატომი ქმნის 4 კავშირს მეზობლებთან, როდესაც Si გაცხელდება, ვალენტობის სიჩქარე ე. იზრდება და, შესაბამისად, მათი კინემატიკური ენერგია (E k), სიჩქარე e ხდება იმდენად დიდი, რომ ობლიგაციები არ გაუძლებს t გაწყვეტას, e ტოვებენ გზას და თავისუფლდებიან, ელ. ველზე გადაადგილდებიან გისოსის m-y კვანძები, ქმნიან ელ. მიმდინარე. t იზრდება, გატეხილი ობლიგაციების რაოდენობა იზრდება და, შესაბამისად, იზრდება დაკავშირებული e-ების რაოდენობა და ეს იწვევს წინააღმდეგობის შემცირებას: I \u003d U / R.

როდესაც ბმა იშლება, იქმნება ვაკანსია გამოტოვებული ე-ით, მისი კრისტალი არ არის უცვლელი. განუწყვეტლივ მიმდინარეობს შემდეგი პროცესი: კავშირის მომწოდებელი ერთ-ერთი ატომი ხტება წარმოქმნილი ხვრელის ადგილზე და აღდგება ორთქლ-ელექტრული ბმა, საიდანაც ის გადმოხტა, იქმნება ახალი ხვრელი. ამრიგად, ხვრელს შეუძლია გადაადგილება მთელ კრისტალზე.

დასკვნა:ნახევარგამტარებში არის 2 ტიპის მუხტის მატარებლები: e და ხვრელები (ელექტრონულ ხვრელის გამტარობა)