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真空系统中的高频放电


高频放电就是当两个电极间有高频交变电场存在时所引起的放电形式。当放电管两端加上交变电压时,气体中的电子和正离子便在

交变电场作用下产生附加的谐振动。因正离子质量比电子大得多,谐振动振幅很小。当频率较低,谐振动的振幅远大于两极间的距

离时,电子在每个半周期中都经过崩溃、放电、熄灭的全过程,这时的放电情况和直流情况一样。当频率较高时,谐振动的振幅远

小于两极间的距离时,由于电子不断地来回运动,其电离能力将大大加强。因电子谐振动的振幅很小,进人电极的电子数量将大大

减少。这样保证气体自持放电的电子将不再由电极产生的二次电子来提供,而是由电子来回运动时由电离产生的电子来提供。这时

虽然也有少量正离子、光子轰击电极产生二次电子,但由于两个电极的极性不断发生变化,二次电子的振动方向有时与进人电极的

电子流方向相同,有时相反。因此它对保证自持条件并不有利。

这种高频放电,只要有高频电场便可形成,不一定僻要电极,所以一般又称无极放电。无极放电不仅能在交变的电场下形成,而且

可以在交变磁场下形成。因交变磁场能产生祸旋电场,气体中由于残余电离产生的电子在涡旋电场的作用下围绕磁力线作加速运动

,由此产生大量电离。当磁场方向沿放电管的轴线方向时,涡旋电场将沿半径方向逐渐减弱,电子的电离能力也沿半径方向减弱,

因而形成了沿半径方向的电子与离子的浓度梯度。在浓度梯度的作用下,电子和离子从轴线向管壁扩散。由于电子扩散比离子快,

扩散结果,在轴线处出现正电位,在管壁处出现负电位,这样又产生了由轴线指向管壁的静电场。因此,放电管中存在两种电场,

一是围绕磁力线的涡旋电场,一是从轴线指向管壁的静电场。电子在这两个电场的同时作用下,一

面围绕轴线运动,一面向管壁扩展,结果形成一出轨的妻子的同心光环。由于不同半径上电子的能最不同,激发的能级和数量不同,因此

半径不同的光环,具有不同的颜色。

高频放电时的着火电压是放电发生时加在电极上的交变电位差的振幅。这个电压的振幅比直流放电的着火电压低。高频击穿电场强

度与气压有关。气压愈高,击穿电场强度也愈大,击穿时的频率也愈高。高频放电在雷达和脉冲技术方面有广泛的应用。

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