低壓稀薄氣體中，有時會發(fā)生自激導電（自持放電），而且放電時會顯示輝光，這種現(xiàn)象我們稱之為輝光放電。輝光放電不依靠外界作用，在電場作用下能自己維持導電狀態(tài)，因此是一種自持放電。輝光放電特征是電流強度較小（約幾毫安），溫度不高，故電管內(nèi)有特殊的亮區(qū)和暗區(qū)，呈現(xiàn)瑰麗的發(fā)光現(xiàn)象。主要應用于氖穩(wěn)壓管、氦氖激光器等器件的制造。

輝光放電原理和過程

輝光放電可在封閉的容器內(nèi)放置兩個平行的電極板，利用產(chǎn)生的電子將中性原子或分子激發(fā),而被激發(fā)的粒子由激發(fā)態(tài)降回基態(tài)時會以光的形式釋放出能量。

輝光放電有亞正常輝光和反常輝光兩個過渡階段，放電的整個通道由不同亮度的區(qū)間組成，即由陰極表面開始，依次為：①阿斯通暗區(qū)；②陰極光層；③陰極暗區(qū)(克魯克斯暗區(qū))；④負輝光區(qū)；⑤法拉第暗區(qū)；⑥正柱區(qū);⑦陽極暗區(qū);⑧陽極光層。

其中以負輝光區(qū)、法拉第暗區(qū)和正柱區(qū)為主體。這些光區(qū)是空間電離過程及電荷分布所造成的結(jié)果，與氣體類別、氣體壓力、電極材料等因素有關(guān)，這些都可以從放電理論上作出解釋。輝光放電時，在兩個電極附近聚集了較多的異號空間電荷，因而形成明顯的電位降落，分別稱為陰極壓降和陽極壓降。陰極壓降又是電極間電位降落的主要成分，在正常輝光放電時，兩極間的電壓不隨電流變化，即具有穩(wěn)壓的特性。

輝光放電時，在放電管兩極電場的作用下，電子和正離子分別向陽極、陰極運動，并堆積在兩極附近形成空間電荷區(qū)。因正離子的漂移速度遠小于電子，故正離子空間電荷區(qū)的電荷密度比電子空間電荷區(qū)大得多，使得整個極間電壓幾乎全部集中在陰極附近的狹窄區(qū)域內(nèi)。這是輝光放電的顯著特征，而且在正常輝光放電時，兩極間電壓不隨電流變化。

在陰極附近，二次電子發(fā)射產(chǎn)生的電子在較短距離內(nèi)尚未得到足夠的能使氣體分子電離或激發(fā)的動能，所以緊接陰極的區(qū)域不發(fā)光。而在陰極輝區(qū)，電子已獲得足夠的能量碰撞氣體分子，使之電離或激發(fā)發(fā)光。其余暗區(qū)和輝區(qū)的形成也主要取決于電子到達該區(qū)的動能以及氣體的壓強（電子與氣體分子的非彈性碰撞會失去動能）。

輝光放電和弧光放電

氣體放電管由關(guān)斷到導通要緊過兩個過程，其一是輝光放電，其二是弧光放電。

在置有板狀電極的玻璃管內(nèi)充入低壓（約幾毫米汞柱）氣體或蒸氣，當兩極間電壓較高（約1000伏）時，稀薄氣體中的殘余正離子在電場中加速，有足夠的動能轟擊陰極，產(chǎn)生二次電子，經(jīng)簇射過程產(chǎn)生更多的帶電粒子，使氣體導電，便是輝光放電；

呈現(xiàn)弧狀白光并產(chǎn)生高溫的氣體放電現(xiàn)象。無論在稀薄氣體、金屬蒸氣或大氣中，當電源功率較大，能提供足夠大的電流（幾安到幾十安），使氣體擊穿，發(fā)出強烈光輝，產(chǎn)生高溫（幾千到上萬度），這種氣體自持放電的形式就是弧光放電。

輝光放電一般是電極表面的金屬離子在電場中運動形成，而弧光放電是氣體被電離后形成。

輝光放電條件

低壓氣體放電是輝光放電的基本原理，而創(chuàng)造低壓環(huán)境在操作上比較復雜，成本上也非常高昂，所以研究發(fā)現(xiàn)大氣壓能夠進行輝光放電的條件在提高工作效率上有很重要的意義。大氣壓放電不僅要保證其順利進行，更要保證射頻的均勻性。

惰性氣體氬氣在沒有介質(zhì)的銅電極作用下發(fā)生輝光放電，隨著時間推移，電機溫度升高導致輝光放電現(xiàn)象消失，可見這種電極有一定的局限性。有實驗證明需要在裸電極上加入一些阻擋介質(zhì)例如石英片可以阻止這種情況的發(fā)生。將惰性氣體換成非惰性氣體，則不會產(chǎn)生穩(wěn)定的輝光放電現(xiàn)象，可見惰性氣體則是必要條件。放電功率需要持續(xù)增加才能維持放電的現(xiàn)象不斷發(fā)生，否則因為能量的消耗會使這類現(xiàn)象逐漸減弱直至消失。

由此可見穩(wěn)定輝光放電需要的條件有電壓、電極、阻擋介質(zhì)還有惰性氣體等，它們需要在一定程度上合適搭配才能保證放電現(xiàn)象順利進行。有了穩(wěn)定的輝光放電，就會產(chǎn)生穩(wěn)定的離子源，這對于后續(xù)的檢測分析有著重要的影響。

目前來說，輝光放電只能在低氣壓條件下進行，但對于常壓下能夠進行輝光放電的研究此起彼伏，為了降低成本，提高各項實驗的效率，也是為了證明氣體放電存在的意義，將實驗中證明的結(jié)論應用到生產(chǎn)中顯得非常迫切。

一些報道中已經(jīng)出現(xiàn)常壓輝光放電的應用，這種放電方式穩(wěn)定、應用范圍廣、可用放電氣體也得到了豐富，這種技術(shù)在生產(chǎn)過程中逐步成熟起來。代替氦氣的氣體出現(xiàn)降低了成本，同時避免環(huán)境污染，有機氣體的應用將成為不可阻擋的趨勢，為輝光放電提供放電氣體。 

輝光放電應用

輝光放電的主要應用是利用其發(fā)光效應（如霓虹燈、日光燈）以及正常輝光放電的穩(wěn)壓效應（如氖穩(wěn)壓管）。 利用輝光放電的正柱區(qū)產(chǎn)生激光的特性，制做氦氖激光器。

近年來，輝光放電在污水處理、滅菌消毒、聚合物材料表面改性、分析儀器離子源等方面也多有應用。

由于其特點，輝光發(fā)電應用于發(fā)射光譜分析，用作氣體分析和難激發(fā)元素分析的激發(fā)光源。在玻璃管兩端各接一平板電極，充入惰性氣體，加數(shù)百伏直流電壓，管內(nèi)便產(chǎn)生輝光放電，其電流為10-4～10-2A。放電形式與氣體性質(zhì)、壓力、放電管尺寸、電極材料、形狀和距離有關(guān)。利用其在發(fā)射光譜中的應用，可以檢測鉛的濃度等。

2018-06-28 4664 熱門標簽： 細孔放電原理_細孔放電加工操作流程電鰻為什么會放電_電鰻放電原理電弧放電原理和特點_如何防止電弧放電脈沖放電_脈沖放電是什么_脈沖放電殺菌應用 上一篇 下一篇