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真空系統中的高頻放電


高頻放電就是當兩個(gè)電極間有高頻交變電場(chǎng)存在時(shí)所引起的放電形式。當放電管兩端加上交變電壓時(shí),氣體中的電子和正離子便在

交變電場(chǎng)作用下產(chǎn)生附加的諧振動(dòng)。因正離子質(zhì)量比電子大得多,諧振動(dòng)振幅很小。當頻率較低,諧振動(dòng)的振幅遠大于兩極間的距

離時(shí),電子在每個(gè)半周期中都經(jīng)過(guò)崩潰、放電、熄滅的全過(guò)程,這時(shí)的放電情況和直流情況一樣。當頻率較高時(shí),諧振動(dòng)的振幅遠

小于兩極間的距離時(shí),由于電子不斷地來(lái)回運動(dòng),其電離能力將大大加強。因電子諧振動(dòng)的振幅很小,進(jìn)人電極的電子數量將大大

減少。這樣保證氣體自持放電的電子將不再由電極產(chǎn)生的二次電子來(lái)提供,而是由電子來(lái)回運動(dòng)時(shí)由電離產(chǎn)生的電子來(lái)提供。這時(shí)

雖然也有少量正離子、光子轟擊電極產(chǎn)生二次電子,但由于兩個(gè)電極的極性不斷發(fā)生變化,二次電子的振動(dòng)方向有時(shí)與進(jìn)人電極的

電子流方向相同,有時(shí)相反。因此它對保證自持條件并不有利。

這種高頻放電,只要有高頻電場(chǎng)便可形成,不一定僻要電極,所以一般又稱(chēng)無(wú)極放電。無(wú)極放電不僅能在交變的電場(chǎng)下形成,而且

可以在交變磁場(chǎng)下形成。因交變磁場(chǎng)能產(chǎn)生禍旋電場(chǎng),氣體中由于殘余電離產(chǎn)生的電子在渦旋電場(chǎng)的作用下圍繞磁力線(xiàn)作加速運動(dòng)

,由此產(chǎn)生大量電離。當磁場(chǎng)方向沿放電管的軸線(xiàn)方向時(shí),渦旋電場(chǎng)將沿半徑方向逐漸減弱,電子的電離能力也沿半徑方向減弱,

因而形成了沿半徑方向的電子與離子的濃度梯度。在濃度梯度的作用下,電子和離子從軸線(xiàn)向管壁擴散。由于電子擴散比離子快,

擴散結果,在軸線(xiàn)處出現正電位,在管壁處出現負電位,這樣又產(chǎn)生了由軸線(xiàn)指向管壁的靜電場(chǎng)。因此,放電管中存在兩種電場(chǎng),

一是圍繞磁力線(xiàn)的渦旋電場(chǎng),一是從軸線(xiàn)指向管壁的靜電場(chǎng)。電子在這兩個(gè)電場(chǎng)的同時(shí)作用下,一

面圍繞軸線(xiàn)運動(dòng),一面向管壁擴展,結果形成一系列的同心光環(huán)。由于不同半徑上電子的能最不同,激發(fā)的能級和數量不同,因此

半徑不同的光環(huán),具有不同的顏色。

高頻放電時(shí)的著(zhù)火電壓是放電發(fā)生時(shí)加在電極上的交變電位差的振幅。這個(gè)電壓的振幅比直流放電的著(zhù)火電壓低。高頻擊穿電場(chǎng)強

度與氣壓有關(guān)。氣壓愈高,擊穿電場(chǎng)強度也愈大,擊穿時(shí)的頻率也愈高。高頻放電在雷達和脈沖技術(shù)方面有廣泛的應用。

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