Прибс Роман класс 10-11а Лицей 1580 при МГТУ им. Н.Э. Баумана Ионизация газа. Несамостоятельный газовый разряд.

Темы презентации: 1. Ионизация газа. 1. Ионизация газа. 2. Несамостоятельный газовый разряд. 2. Несамостоятельный газовый разряд. 3. Применение несамостоятельного газового разряда.. Применение несамостоятельного газового разряда.. Применение несамостоятельного газового разряда.

Основные обозначения: N 0 – число молекул газа в единице V N – число ионов одного знака; N/V = n – концентрация ионов n i – число пар ионов возникающих под действием ионизатора за 1 сек в единице Vn i – число пар ионов возникающих под действием ионизатора за 1 сек в единице V n r – число пар ионов рекомбинирующих за 1 сек в единице объемаn r – число пар ионов рекомбинирующих за 1 сек в единице объема n j – число пар ионов уходящих из газоразрядного промежутка к электродам за 1 секn j – число пар ионов уходящих из газоразрядного промежутка к электродам за 1 сек и – скорости направленного движения положительных и отрицательных ионов и – скорости направленного движения положительных и отрицательных ионов μ – подвижность ионов q – заряд, переносимый ионами – плотность тока – плотность тока – напряженность электрического поля – напряженность электрического поля d – расстояние между электродами

Основные соотношения: n i = n r – условие равновесия возникающих и рекомбинирующих ионов без поля.n i = n r – условие равновесия возникающих и рекомбинирующих ионов без поля. n i = n r + n j – условие равновесия ионов в электрическом поле.n i = n r + n j – условие равновесия ионов в электрическом поле. 1) Случай слабого поля n j

1. Ионизация газа. Процесс ионизации заключается в том, что под действием высокой температуры или некоторых лучей молекулы газа теряют электроны и тем самым превращаются в положительные ионы. Ток в газах – это встречный поток ионов и свободных электронов. Одновременно с процессом ионизации идёт обратный процесс рекомбинации. Рекомбинация – это нейтрализация при встрече разноименных ионов или воссоединение иона и электрона в нейтральную молекулу (атом). Факторы, под действием которых возникает ионизация в газе, называют внешними ионизаторами, а возникающая при этом проводимость называется несамостоятельной проводимостью.

2. Несамостоятельный газовый разряд. Несамостоятельным газовым разрядом называется такой разряд, который, возникнув при наличии электрического поля, может существовать только под действием внешнего ионизатора.

Равновесное состояние - состояние, при котором число пар ионов, возникающих под действием ионизатора за одну секунду в единице объёма, равно числу пар рекомбинировавших ионов: при этом, скорость ионизации равна скорости рекомбинации:.

Условие равновесия в случае слабого поля:

1. Слабое поле: Слабый ток

Вывод: в случае слабых электрических полей ток при несамостоятельном разряде подчиняется закону Ома.

Максимальное значение тока, при котором все образующиеся ионы уходят к электродам, называется ток насыщения. 2.Сильное поле: n r

3. Дальнейшее увеличение напряженности поля ведет к образованию лавины электронов. Происходит лавинообразное размножение первичных ионов и электронов, созданных внешним ионизатором и усиление разрядного тока.

Вывод: для несамостоятельного разряда при малых плотностях тока, т.е. когда основную роль в исчезновении зарядов из газоразрядного промежутка играет процесс рекомбинации, выполняется закон Ома. При больших полях закон Ома не выполняется – наступает явление насыщения, При полях превышающих – возникает лавина зарядов, обуславливающая значительное увеличение плотности тока.

3. Применение несамостоятельного газового разряда. 1. Счётчик Гейгера. Газоразрядный прибор для автоматического подсчёта числа попавших в него ионизирующих частиц. Представляет собой газонаполненный конденсатор, который пробивается при пролёте ионизирующей частицы через объём газа. Изобретён в 1908 году Гансом Гейгером. Применяется в дозиметрах и радиометрах для регистрации β- и γ-излучений.

2. Пропорциональный счётчик. Газовый детектор ионизирующего излучения, в основе принципа работы которого лежит процесс лавинного усиления заряда в цилиндрическом электрическом поле. Режим пропорционального усиления в таком счётчике позволяет, в отличие от гейгеровского режима, помимо самого факта прохождения частицы, измерить величину ионизации, оставленной заряженной частицей.

3. Ионизационная камера. Так же как в счетчике Гейгера и пропорциональном счетчике в ионизационной камере используется газовая смесь. Однако, по сравнению с пропорциональным счетчиком напряжение питания в ионизационной камере меньше и усиления ионизации в ней не происходит.

ПРЕЗЕНТАЦИЯ ОКОНЧЕНА.