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氣體放電的基本原理

      氣體放電燈是由通過氣體放電將電能轉(zhuǎn)換為光的一種電光源。氣體放電的種類很多,用得較多的是輝光放電和弧光放電。輝光放電一般用于霓虹燈和指示燈?；」夥烹娍捎泻軓?qiáng)的光輸出,照明光源都采用弧光放電。熒光燈、高壓汞燈、鈉燈和金屬鹵化物燈是目前應(yīng)用最多的照明用氣體放電燈。氣體放電燈在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生和科學(xué)研究領(lǐng)域的用途極為廣泛。了解氣體放電的基本原理,可以使我們能更好地理解氣體放電燈的工作機(jī)理和特性

氣體放電現(xiàn)象

     將一對平板電極放在密封的容器中,抽去空氣并充人一定量的其他氣體,如圖3.1.1所示。這時在兩電極間加上一個可變電壓,并在圖上的電流表上測量流過放電管的電流,在放電管兩端并聯(lián)的電壓表上測出相應(yīng)的電壓。把這個放電管的電壓和電流之間的關(guān)系用曲線來表示,用它來解釋整個氣體放電全過程是很方便的。我們把這條關(guān)系曲線稱為氣體放電的伏-安特性,如圖3.1.2所示

     在放電管兩端剛開始加上電壓時,電壓很低,放電管中只有微弱的電流流過,這個電流只有用非常靈敏的電流計才能測出來。這是由于字宙線、放射性輻射或光照,使管內(nèi)氣體中產(chǎn)生一些原始電子或正離子,它們的量很少,稱為剩余電離。這些帶電粒子在正極電壓作用下分別從負(fù)極向正極運動(電子流)或從正極向負(fù)極運動(離子流)而形成電流,隨著電壓的增加,電流也增大,這就是圖3.1.2中的 OA 段

當(dāng)電壓繼續(xù)增加時,因為帶電粒子數(shù)目不多,當(dāng)所有因為剩余電離產(chǎn)生的帶電粒子全部到達(dá)電極后,電流就飽和了也就是說,電壓升高,電流就不再增加,這就是圖3.1.2 中的 AB 段。

     當(dāng)電壓再升高時,放電管中電子受電場力加速，自由電子速度愈來愈大,它們和中性原子、分子碰撞時,就能使分子、原子電離。而電離又產(chǎn)生新的自由電子和離子,這些新的自由電子和離子加速后又使更多的原子、分子電離。這種繁流式的過程使電子數(shù)目雪崩式地成倍增加,這就是圖3.1.2中的BD段。這段放電又稱為繁流放電或雪崩放電,如圖3.1.3所示。

     當(dāng)電壓升高到圖3.1.2所示的B點時，由于雪崩放電,電流突然增加,正離子質(zhì)量大、能量高,猛烈轟擊陰極,可以使陰極發(fā)射足夠的電子,這就是圖 3.1.2中的D點。這時我們稱為放電著火或擊穿,相應(yīng)于D點的電壓稱為著火電壓或擊穿電壓。燈管擊穿時,滿足如下的關(guān)系式,即

y(e∫d0adx-1)=1。(3.1.1)

     式中,y為每個正離子轟擊陰極表面從陰極產(chǎn)生的電子數(shù);a為每個電子在單位路程與氣體原子發(fā)生碰撞導(dǎo)致電離的次數(shù);d為兩個電極之間的距離。因此,放電擊穿的物理圖像比較清楚:當(dāng)一個電子從陰極到陽極的過程中如果能夠再發(fā)出一個以上的電子,放電就可以維持而不再需要外界提供任何電子。

      當(dāng)放電達(dá)到D點以后,由于陰極在正離子轟擊下發(fā)出大量的電子,放電管電流突然增加,放電擊穿,電壓迅速下降,放電自動地過渡到EF段。這時,放電會發(fā)出明亮的光輝來所以稱這一段為輝光放電。

      在輝光放電EF段中,只是一部分陰極受正離子轟擊而發(fā)射電子,所以電流增加時,陰極發(fā)射也隨著增加。因此,電壓不變或變化很小,我們把這一段稱為正常輝光放電。

      當(dāng)整個陰極都用于發(fā)射后,必須增加陰極發(fā)射電流密度,才能再增加電流,這時電壓就得升高。這就是圖上的FG段,我們把這段放電稱為異常輝光放電。

      其后,如果再要增加放電電流,則發(fā)射電極的電子密度要極高,亦就是要有大量正離子轟擊陰極,使陰極發(fā)熱而成為熱電子發(fā)射。當(dāng)電流迅速增加,由于有熱陰極電子發(fā)射,電壓反而下降,這就是GH段。此時,由于放電特性發(fā)生了突變,我們稱這段放電為弧光放電。在OC段,如果去掉剩余電離,則電流立即停止,所以我們稱這段為非自持放電。在D點放電著火以后,如去掉剩余電離,放電仍將是穩(wěn)定的,我們稱著火以后的放電為自持放電。

     非自持放電由于沒有放電光輝,因此又稱它為暗放電。暗放電電流大約在10-6A以下輝光放電電流為10-6A ~10-1A,而弧光放電的電流在10-1A以上。

產(chǎn)品展示

       SSC-PEFC20光電流動反應(yīng)池實現(xiàn)雙室二、三、四電極的電化學(xué)實驗，可以實現(xiàn)雙光路照射，用于半導(dǎo)體材料的氣-固-液三相界面光電催化或電催化的性能評價，可應(yīng)用在流動和循環(huán)光電催化N2、CO2還原反應(yīng)。反應(yīng)池的優(yōu)勢在于采用高純CO2為原料氣可以直接參與反應(yīng)，在催化劑表面形成氣-固-液三相界面的催化體系，并且配合整套體系可在流動相狀態(tài)下不斷為催化劑表面提供反應(yīng)原料。

      SSC-PEFC20光電流動反應(yīng)池解決了商業(yè)電催化CO2還原反應(yīng)存在的漏液、漏氣問題，采用全新的純鈦材質(zhì)池體，實現(xiàn)全新的外觀設(shè)計和更加方便的操作。既保證了實驗原理的簡單可行，又提高了CO2還原反應(yīng)的催化活性，為實現(xiàn)CO2還原的工業(yè)化提供了可行方案。