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光电离：
当光子的能量大于原子的电离能时，它就会发生光电离。
热电离：
对气体粒子体系加热，温度较高时，快速运动粒子的数目增大，这些高能运动粒子之间的相互作用可使它们的动能转化为它们的势能，于是气体粒子被激发或电离，即热激发或热电离。
3.电离度：
电离气体中电子或离子的浓度与中性气体原子原来的浓度之比。
4.气体平均自由程：
相继两次碰撞之间的平均距离。
平均自由程与气体的粒子数密度成反比，与碰撞截面成反比。
5.碰撞时的能量转移。
当弹性碰撞发生在电子与重粒子（原子或者离子）之间时，电子只给粒子很少一部分能量，而在非弹性碰撞中，电子与重粒子碰撞时可能交出全部能量，变为重粒子的势能，使重粒子激发或电离，而在重粒子之间碰撞时，重粒子只交出动能的一半来激发或者电离其它重粒子，其效率比电子低得多。
6.带电粒子在气体中的运动形式：
（1）热运动（在无场空间里，与中性粒子的热运动相同），自由程反映粒子间的碰撞概率。
自由程分布函数n=n0exp（-x/），
（2）扩散运动：
由于气体分子空间浓度的不均匀而在浓度梯度作用下靠杂乱无章的热运动而导致的结果。
扩散系数表征粒子的流量速率与其浓度梯度之间的比例系数。
D=
（3）带电粒子的漂移运动（在有电场的情况下发生）：
离子的漂移运动，电子的漂移运动，带电粒子的双极性扩散运动
7．迁移率：
用单位强度电场作用下的粒子漂移速度来表征它的运动状态。
8.带电粒子的消失（或者复合）两种途径：
空间复合或扩散到电极及器壁上再复合。
复合是电离的逆过程。
放电空间的复合主要是电子与正离子的复合，称为电子复合，正离子与负离子的复合，称为离子复合。
电子复合又包括辐射复合，离解复合和双电子的复合的两体过程及三体复合。
第三章气体放电等离子体概论
1．物质存在的四种状态：
固态，液态，气态，等离子体态。
2．在一定温度和压力下，物质的存在状态取决于构成物质的分子间力和无规则热运动这两种对立因素的相互作用。
或者说取决于分子间的结合能与其热运动的竞争。
3．等离子体定义：
包含足够多的电荷数量近似相等的正，负带电粒子的物质聚集状态。
4.1928年朗缪尔等人引入等离子体概念，1879年克鲁克斯把放电管中物质的状态称为物质的第四态。
5。
组成等离子体的基本成分是：
电子，离子和中性粒子。
等离子体在宏观上保持电中性。
6．等离子体特征：
气体高度电离，等离子体内带正电荷带负电的粒子浓度近似相等，具有导体的特征，等离子体具有振荡特性；
等离子体具有加热气体特征（高温）。
7．等离子体分类：
按照电离度分，
（1）低温等离子体（电离度小于0.01）（包含热等离子体（近局域热力学平衡），冷等离子体（非平衡），燃烧等离子体）；
（2）高温等离子体（完全热平衡）（电离度大于0.01）。
非热力学平衡等离子体拥有高的电子能量及较低的离子及气体温度这一非平衡特性在工业上应用最广泛。
8．等离子体基本参量：
等离子体粒子密度，等离子体温度，等离子体电离度
9．等离子体基本长度：
德拜屏蔽长度是等离子体物理中具有决定意义的长度
，它是等离子体具有电中性的空间尺度下限，
10．电子走完一个振幅（等于德拜长度）所需的时间可看做等离子体存在的时间下限
11．等离子体鞘层：
当等离子体与容器或电极，探针等固体表面接触时，表现出与普通气体截然不同的性质，在两者之间形成一层负电位的过度区域，它把等离子体包围起来，称为等离子体鞘层。
在鞘层内的粒子不具有电中性。
鞘层厚度具有德拜屏蔽长度的量级。
等离子体振荡:
若在等离子体的某一局部区域内，由于扰动，某瞬间出现正负电荷分离时，库仑力将使得其返回原状，但由于惯性，返回的粒子将越过平衡位置向相反方向偏离，此时静电恢复力再次起作用，从而形成等离子体内部带电粒子群的集体运动，即等离子体振荡。
电子的振荡频率远大于离子的振荡频率。
12．等离子体判据:
（1）德拜长度远小于等离子体系统的特征长度L；
（2）以德拜长度为半径的球内包含的带电粒子数远大于1；
（3）等离子体的频率大于电子和中性粒子的碰撞频率。
这表明电子不可能通过与中性粒子的碰撞来消耗振荡能量，以使等离子体振荡维持。
13．气体放电的相似性（略）
第4章汤森放电与气体击穿
1.低气压气体放电的伏安特性曲线：
p63
画出伏安特性曲线，并对每个区的特点进行分析说明
2.什么是自持放电，非自持放电？
3.1903年，汤森第一个提出气体击穿理论－－－－电子雪崩理论，
并于1910年发表“击穿判据”等。
此理论开始用于非自持放电，自持暗放电及过渡区，后来罗果夫斯基修改和补充了该理论，扩展到辉光放电区。
4.电子崩的形成（电子雪崩或电子繁流）
阴极电极表面由于光电离产生电子（种子电子）在电场作用下向阳极运动过程中动能增大，并与气体粒子发生碰撞电离，产生新电子，新电子向阳极运动也会使得气体电离，于是电子数量增多，带电粒子像雪崩式的增殖，即电子雪崩或电子繁流。
5.α系数—电子沿电场方向运动1cm平均发生的碰撞电离次数—电子崩过程（α过程）α称为电子碰撞电离系数（或电子对气体的体积电离系数）。
α与放电气体性质，气体压强及给定放电点的场强等有关。
电离系数依赖于气体压强和电场强度。
6.γ系数（正离子的表面电离系数）—折合到每个碰撞阴极表面的正离子，使阴极金属平均释放出的自由电子数—离子崩达到阴极后引起阴极发射二次电子的过程（γ过程）。
γ与气体性质，电极材料和离子能量等有关。
7.汤逊理论的实质：
电子碰撞电离是气体放电的主要原因，二次电子来源于正离子撞击阴极使阴极表面逸出电子，逸出电子是维持气体放电的必要条件。
所逸出的电子能否接替起始电子的作用是自持放电的判据。
适用范围：
解释低气压、短气隙中的放电现象。
8.影响
系数的因素：
（1）气体的电离电位高，阴极的逸出功低，则
值就大；
（2）正离子的动能大小也直接影响
值大小，因为正离子被阴极吸收后的动能将变为零，这些动能同样被转化为逸出电子的能量；
（3）
值的大小还与阴极表面附近的E/P值有关。
9.正离子引起次级电子发射的能量主要来源于电离能。
10.自持放电条件可表达为:
11.击穿判据的物理意义：
若最初从阴极逸出一个初始电子，设电子在加速同时不断碰撞电离，到达阳极时电子数目为
产生的离子数为（
-1），这些正离子最终通过作用，产生二次电子，若二次电子数
-1≥1，这些二次电子就可作为种子等初始电子一样产生连续电流，从而使得放电持续进行。
即仅由电子α作用产生初始电子时，电流在一个脉冲后会终止。
但同时加上离子的
作用，会不断从阴极补充种子电子使放电持续下去，此即自持放电含义。
12.帕邢定律：
击穿电位的表达式为：
13.影响击穿电压的因素：
在其他条件不变条件下，击穿电压与气体性质有关，且随着电极材料，表面状况和电极结构（电场分布）而变。
14.杂质气体对击穿电位的影响，如掺入低电离能的气体可降低击穿电压，相反，若掺入双原子分子气体，则着火电压要升高。
15.电场分布对击穿电压的影响：
（1）在均匀电场条件下测得的帕邢曲线，在正负电极反号前后，两条帕邢曲线重合。
（2）同轴圆筒电极系统的电极间电场分布不均匀。
当中心电极接正电位时，阴极附近电场相当弱，击穿电压较高；
当中心电极接负电位时，阴极附近电场较强，击穿电压就低。
16.罗果夫斯基空间电荷理论在汤森放电理论基础上，提出了在气体击穿过程中应考虑空间电荷对放电的影响。
第五章辉光放电
1.正常辉光放电时，沿着存在有电场的管轴方向，放电管发光空间呈现明暗相间的光层分布分为五个区域：
（一）阴极区，
（二）负辉区，
（三）法拉第暗区，（四）正柱区，（五）阳极区。
2.正常辉光放电的阴极区由三部分组成：
阿斯顿暗区，阴极辉光区克鲁克斯暗区。
3.辉光放电发光强度排序：
负辉区最亮，正柱区次之，阴极区最弱。
4.辉光放电外貌与气体种类，压强，放电管尺寸，电极材料及形状，极间距等有关。
改变电极间距，阴极区和负辉区不受影响（负辉区和克鲁克斯暗区保留），而最大正柱区，法拉第暗区可完全消失。
5.正常辉光放电：
放电电流只从阳极表面的一部分流过，随着电流增加，阴极被放电电流覆盖的面积也增加两者成正比，此时阴极位降与放电电流及气压无关。
6.反常辉光放电：
当放电电流大于某一值时，放电覆盖整个阴极表面，随后电流密度和阴极位降都增加，这种放电的阴极位降为反常阴极位降。
7.辉光放电正柱区本质上就是等离子体区，空间宏观电荷密度为零，带电粒子以杂乱为主，不存在雪崩式的电离过程。
正柱中电子的损失可认为主要是由在管壁的复合造成的。
8.辉光放电中阳极仅仅起到搜集电子的作用。
9.阴极溅射：
当空心阴极放电时，放电空间的正离子向阴极移动，在阴极位降区的高场强作用下，正离子不断轰击阴极表面，使得阴极表面金属原子分解，产生的粒子附着在附近的管壁上，使之发黑。
即阴极溅射。
10.溅射率S0－－每个正离子能够从阴极表面溅射出的原子数。
11.溅射率与阴极材料性质，离子能量与质量，气体压力，阴极表面状况有关。
12.阴极阻塞：
当空心阴极放电下，若电极间距进一步缩短，则电压会增加，放电出现阻塞现象。
13。
空心阴极放电：
在辉光放电时，当电极间距缩小到某一程度，阴极和阳极之间只出现负辉区，可得到没有正柱的放电。
若将阴极制成平行平板，U字形或圆筒形，两个阴极面相对放置，则两个电子束彼此汇合，使得负辉区合并在一起，发光更明亮且较均匀。
14.空心阴极放电装置见P98
15.空心阴极放电主要特征：
（1）放电维持电压降低；
（2）阴极电流密度增加；
（3）在某些条件下，放电电压-电流特性变为负；
（4）阴极暗区长度缩短；
（5）负辉区中高能和低能电子密度都变高。
16.空心阴极放电产生条件：
（1）一定气压下，空心圆筒阴极的半径必须大于阴极暗区厚度；
（2）圆筒阴极的长度与直径之比大于7；
（3）维持空心阴极放电必须有相当强的光辐射。
17.辉光放电是汤森放电的进一步发展，它们之间的一个主要差别是辉光放电具有较大的放电电流密度，而且空间电荷效应起着显著作用，因此讨论辉光放电时必须考虑空间电荷问题。
18.发生空心阴极效应的本质是电子摆动。
理论上一次电子摆动可引起几十个原子的激发或电离。
19.空心阴极放电的阴极位降比反常辉光放电小得多，因此放电电流密度增加不完全依赖于正离子轰击阴极所引起的次级电子发射来实现，而是依靠电子在阴极间的来回振荡和紫外光子及亚稳原子轰击阴极所引起的次级电子发射。
20.当空心阴极间距过小时，电流密度不但不会增加反而下降为零，这是因为提供电子雪崩的空间太小了。
P99
第六章电弧放电
1.电弧放电应用：
高温特性，可用于对难熔金属切割焊接喷涂。
发光特性：
制造高亮度高光效放电灯如高压汞灯，钠灯金属卤钨灯
电流密度大，阴极位降低，热阴极充气管（如闸流管，整流管）
在固态气态激光器中，用作泵浦源
电弧放电法原位清洗光学元件。
2.由放电伏安特性曲线可知，利用减小外阻增加辉光放电电流，起初阴极发射电子面积增大，而极间电压保持不变（正常辉光放电），到反常辉光放电后，若电流继续增加，极间电压经最大值后剧降，并过渡到低电压大电流放电即弧光放电。
特征：
（1）电流密度大。
正柱区106A/m2或更高，阴极位降区106～1010A/m2,而辉光10～100A/m2
（2）阴极位降低；
电弧10V,辉光100V量级，例外高气压长弧放电管可达千伏以上。
（3）温度和发光度高，放电时呈现弧状白光，产生高温。
3.启动电弧的四种方法：
（1）电极相互接触后迅速分离的方法；
（2）改变辉光放电的放电条件，使之向电弧过渡；
在一定的电流下增加气压，或者在一定的气压下，增大放电电流；
通常采用减小外电路电阻的方法来增加放电电流。
（3）在电压不很高下，应用预电离使气体击穿形成电弧；
（4）在两个电极间外加一个足以使放电间隙击穿的电压，可形成一个火花而转成稳定的电弧放电。
4.电弧放电管分三个区：
阴极区（阴极，阴极斑点，阴极鞘层）;
正柱区;
阳极区（阳极，阳极斑点，阳极鞘层）
阴极：
靠热电子发射和场致发射产生电子，并维持放电电流。
正柱区：
传导电流作用，电压降较小，长度由极间距和气压决定。
分为等离子体核心（热平衡）和等离子体晕（围绕核心的非热平衡）两区;
正柱区温度与电极材料，工作气体，电流密度相关。
阳极区：
起被动作用，一般只有一个电子自由程。
通过调节阳极位降大小使得阳极接收的电子流满足外电路电流值；
阳极收集电子电流，由高熔点难熔金属制成。
5.阴极发射机理：
阴极处，电流密度高，而阴极位降低，，表明电弧放电中阴极发射过程比汤森放电的过程有效的多。
（1）自持热阴极电弧放电;
放电发生在难熔电极，阴极白炽化，T>
3000K,放电电流靠热电子发射维持，集中于斑点上。
阴极鞘层厚度为电子平均自由程量级，电子几乎不与气体碰撞，当外电压足够大时，电子在阴极鞘层获得足够能量后与气体碰撞电离。
由于电子迁移速度大于离子，碰撞电离后正离子聚集在鞘层处，形成正空间电荷，正离子在阴极位降加速下，撞击电极，把能量交给阴极以维持阴极高温。
（2）自持冷阴极电弧放电:
发生于易蒸发材料做电极，如汞弧，在汞蒸气中以汞做阴极的自持电弧放电。
阴极斑点不固定，由于汞易蒸发，在阴极附近，汞蒸气浓度增加使得平均自由程减小，阴极鞘层的场强达108V/m2,此强场是靠近阴极表面的正离子层引起，在强场下阴极中传导电子克服表面位垒而逸出，形成冷阴极场致发射;
（3）非自持热阴极电弧放电（或外加热阴极电弧放电）:
靠外加电源加热阴极，使之产生高温维持热电子发射。
此时，电子从整个阴极表面发射而不形成阴极斑点。
这种放电不需大量正离子轰击阴极产生热电子发射，管内产生的正离子作用仅为抵消阴极附近负空间电荷影响。
故只需很低的极间电压就可获得大电流，阴极位降与气体电离电位差不多。
与自持放电不同，电离过程不发生在阴极而是在正柱区，阴极出发的电子在鞘层得到加速后，携带相应的能量以很大定向运动速度进入正柱区，电子通过与原子，离子或激发原子的相互作用交换能量，部分电子具有超过电离电位的能量，可使原子电离。
在辉光放电中阳极通常只起着收集电子作用，阳极位降比阴极位降小，可在弧光放电中尤其高气压的阳极温度大于或等于阴极温度。
6.一般自持热阴极电弧放电的伏安特性曲线斜率为负的，即随着放电电流增加，极间压降下降。
这主要是由于随着电流增加轴向电场强度减小所致。
在平衡态，单位长度正柱区中消耗的功率中一部分用于产生电离来补偿带电粒子复合所造成的损失，另一部分则消耗于辐射，对流和传导等。
7.正柱区中带电粒子的产生主要靠电子和基态原子碰撞电离及电子和激发原子碰撞电离（逐级电离）。
随着放电电流增加，逐次电离作用更加重要。
总电离次数正比于In
8.正柱区中带电粒子的损失主要有两种形式：
即管壁复合和体积复合。
管壁复合速率与I成正比，体积复合速率与I2成正比。
若放电管管径小，气压低，就以管壁复合为主；
若管径大，气压高，则以体积复合为主。
9.当电流增加时，若管压不变，则放电空间带电粒子的产生必定超过带电粒子的损失。
为维持放电平衡，当电流增加时，必须减少电离碰撞次数，即必须降低电子温度，也即必须减小轴向场强，使得管压下降。
显然伏安特性为负的。
归纳起来，在放电电流增加时，带电粒子产生的速率将超过带电粒子损失的速率，则伏安特性为负的，反之，伏安特性为正的。
伏安特性为负的会带来一些不便，如大部分气体放电灯具具有负特性，为了使得放电灯稳定工作，通常必须使用镇流器。
10.温度与气压关系：
在低气压时，电子温度高于离子温度;
高气压时，电子温度近似等于离子温度
原因：
电子与气体原子间的碰撞大多为弹性碰撞，电子给原子很少部分能量。
当气压升高时，碰撞频繁。
11.高气压电弧正柱特征：
温度很高，处于热力学平衡态，温度随压强和电流上升。
在高气压电弧中，由于其温度梯度很大，电弧正柱承载很强的对流干扰，当电弧横向点燃时，对流会使电弧中间向上凸起，增加电弧的有效长度，若电源电压不足以维护电弧拉长，则电弧会被吹断。
利用螺旋形气流把电弧围住，可稳定电弧防止被吹断。
12.低气压放电正柱区，电子放电电流主要承担者，而正离子只起中和电子空间电荷作用。
第七章火花放电
1.火花放电是一种不连续不稳定的持续放电，在放电间隙会出现曲折而有分支的细丝，并发出强闪光和破裂声。
2.当高压电源的功率不太大时，高电压电极间的气体被击穿，出现闪光和爆裂声的气体放电现象。
在通常气压下，当在曲率不太大的冷电极间加高电压时，若电源供给的功率不太大，就会出现火花放电，火花放电时，碰撞电离并不发生在电极间的整个区域内，只是沿着狭窄曲折的发光通道进行，并伴随爆裂声。
由于气体击穿后突然由绝缘体变为良导体，电流猛增，而电源功率不够，因此电压下降，放电暂时熄灭，待电压恢复再次放电。
所以火花放电具有间隙性。
雷电就是自然界中大规模的火花放电。
3.日光灯的启辉器也利用火花放电原理。
闭合日光灯的电键时，电压使启辉器的玻璃管中的氖气放电，放电生热使玻璃管中动片受热膨胀与静片接通。
在这一过程中发出闪光和咔嚓声。
待动片与静片断开时，高电压又使灯管中的水银蒸气放电，日光灯发光。
4.火花放电维持时间10－8～10－6s;
5.流注：
火花放电阳极附近存在电离粒子的大量集聚，电离度大大超过电子雪崩中的电离度，高度电离区的形成及迅速传播特征称为流注或流光。
放电中的流注发展速度增长非常迅速，约10－8s,
非均匀电场中流注发展不规则，每次放电形状，外貌均不同。
6.流注按起点区分为正流注和负流注
7.正流注是在起始雪崩的头部到达阳极后从阳极到阴极发展，
正柱扩展速度大于电子雪崩扩展速度。
任何地点发生的流注都能发展为火花放电。
从阴极向阳极发展的流注称为负流注。
8.在通常的大气压下，当放电电源功率不足以产生和维持稳定的弧光放电时，高电压的气体放电从非自持放电过渡到自持放电的最终阶段会发展为火花放电。
火花放电的着火电压等于自持放电的着火电压，在其他条件相同情况下，着火电压唯一地决定于电极间距离。
11.火花放电通常是在很高电压下发生，因此它的着火电位很高；
但当放电间隙击穿后，它的电阻变得很小这样在电路中就要流过很大电流，并引起电路中电位重新分布。
结果在放电间隙内只有很小的电压。
若电源功率较小，那么在很短时间内强大的电流脉冲通过火花通道后，火花会遭到中断。
此时电极间的电压又会重新上升到原来数值，于是重新发生火花击穿和生成新的火花通道，这就是火花放电表现出不连续的原因。
（简答题）
12.在火花隙电极之间的电容越大时，极间电压升高所需要的时间就越长；
因此如果在电路内接入和火花平行的电容，那么相继两个火花的时间间隔就变长了，火花的强度及相关的效应也增大了。
大量电荷流过火花通道，将增加电流脉冲的强度和时间。
在大电容的情况下，每个放电脉冲都有大量电荷通过火花，因为，火花通道明亮地发光，并引起宽阔的光带，这种放电称为高电容火花放电或高电容放电。
13.汤森放电理论在大气压下遇到的主要困难：
（1）关于放电形成时延；
（2）关于放电起始位置；
（3）关于光照的影响。
14.流注理论：
Meek和Reather建立流注理论，认为电子碰撞电离及空间光电离是维持自持放电的主要因素。
并强调空间电荷畸变电场的作用。
15.Reather判据：
当离子浓度为106～108时，电子崩的发展被减弱，这种低于指数增长速度是由于正极性空间电荷消弱了外加电场对电子的加速，从而降低了电子电离能力。
当离子的浓度大于108时，间隙电流剧增，随后间隙击穿，在此阶段，正离子形成的空间电荷足够强，可激发流注过程。
故流注形成条件也即自持放电条件为
16.流注的形成直接取决于初始电子崩头部的电荷，即空间电荷增加到一定数量时，电场被畸变而加强到一定强度并造成足够空间光电离后方能转为流注。
因空间电荷量和空间光电离强度都与气体密度有关。
第八章电晕放电
1.电晕放电的定义：
电晕放电发生于处于电击穿点之前的电气上受压状态的气体在尖端，边缘或丝附近的高电场区，在其它电场弱的地方不发生电离，只产生局部放电，是汤森暗放电的特征现象。
在电极周围产生暗辉光。
2.特征：
属于自持放电，放电电压降比辉光大（千伏量级）。
但是放电电流较小（微安量级），发生在电极间电场分布不均匀条件下。
若电场分布均匀，放电电流较大，则发生辉光放电，若提高外加电压，而电源功率又不够大，则转变为火花放电；
若电源功率够大，则电晕放电转变为电弧放电。
3.电晕放电是极不均匀电场所特有的一种自持放电形式，它与其它形式的放电有本质的区别。
4.电晕放电的电流强度取决于：
外施电压的大小，电极形状，极间距离，气体的性质和密度等。
5.汤森研究了圆柱形电极构型下空间电荷对电流的制约作用。
电晕放电可分为两个区域，一个是电离区域，一个是迁移区域，汤森在研究中仅考虑了电离区域以外区域的传导。
第九章介质阻挡放电
1.介质阻挡放电是有绝缘介质插入放电空间的一种气体放电.
2.介质阻挡放电基本原理:
介质可以覆盖在电极上或者悬挂在放电空间里。
当在放电电极上施加足够高的交流电压时，电极间的气体，即使在很高气压下也会被击穿而形成所谓的介质阻挡放电。
这种放电表现为很均匀，漫散和稳
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