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

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

2 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.

3 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

4 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

5 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.

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

7 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:.

8 Условие равновесия в случае слабого поля:

9 1. Слабое поле: Слабый ток

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

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

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

13 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.

14 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.

15 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.

16 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.

17 ПРЕЗЕНТАЦИЯ ОКОНЧЕНА.