低压气体直流击穿实验报告.doc

低压气体直流击穿实验报告.doc低压气体直流击穿特性研究报告姓名:陈柯锦 学号:201181442 学部:电气信息类班级:1113 实验时间:2013-4-21 任课教师:吴聪【实验目的】研究低气压的实现和维持方法,了解气压测量原理。认识低气压气体直流击穿现象,研究放电条件与气体击穿状态的关系,初步体会寻找物理联系的研究方法。尝试从对实验现象的理性分析得到理论普遍性规律的认识过程。【实验仪器】低气压直流辉光放电发生装置氮气的控制与调节送气系统直流数字电压表,多量程电流计【实验原理】1・低气压气体击穿现象气体放电分为自持放电和非自持放电。非自持放电是指存在外电离原因的条件下才能维持的放电现象。自持放电是指没有外电离因索,放电现象能够在导电电场的支持下自主维持下去的放电过程。气体从非口持放电到口持放电的过度现象,成为气体的击穿。气体发生这种放电方式转化的电场强度称为击穿场强,相应的放电电压称为击穿电压。汤森放电理论气体从非自持放电到自持放电的整个过程的所有现象是1903年前后汤森首先发现并进行了详细研究,根据•研究结果提出了汤森放电理论,这类放电过程称为汤森放电。汤森认为:气体放电的发生是气体分子或原子被电离产生电子和离子的结果,在外加电场作用下,电离产生的电子可以被加速,获得能量的电子乂可以增强气体的电离,而离子在获得能量后可以轰击阴极产生二次电子发射。气体的击穿就是二次电子发射和电子雪崩电离的共同结果。汤森引入了Q过程和X过程描述电子雪崩电离和二次电子发射。.根据汤森的理论气体放电至击穿的过程分为以下的步骤:气体中由丁宇宙射线的存在,使得气体中总是存在一定的电离,这称为剩余电离。当外加电场较小时,只是剩余电离产生的电子被电场驱动定向运动,形成电流,此时电流密度很低并且在空间的分布是均匀的,电流随电压首先线性增加,逐渐趋于电流饱和。这是一种暗放电,放电区域不发光。随着电场的继续增加,电子逐渐获得了更高的能量从而发生电子碰撞电离使放电区的电子数量进一步提高,导致电流快速增加。同时,电子碰撞电离过程也伴随大量光辐射过程,光辐射照射阴极表而而发生光电效应,产生阴极电子发射,,离子是向阴极运动的。随着电场的继续增强,,离子轰击阴极的能量会足够大,从而在阴极产生二次电子发射,这一过程称为a过程,实际上二次电子发射和阴极光电效应过程统称为a过程。y过程的发生乂极大提高了阴极发射电子的能力•当阴极发射足够强以至丁•满足自持条件时,气体放电自持而发生气体击穿。.根据汤森理论,可以建立起汤森击穿条件如下[1]:1+7="曲其中a和y是a过程和Y过程的汤森系数,也称为汤森第一电离系数和第三电离系数,d是放电电极间隙帕邢定律如前所述,两个放电电极间的电压增加时,放电电流随Z增加,当电压增至一定值时,放电电流突然增加,放电转变为自持放电,,发现低气圧气体在平行板电极条件下,其击穿电压%是气压和电极间隙之积Pd的函数,并找到了击穿电圧的最小值,:击穿电压与Pd的函数在一定区间内是线性关系,但在另外一些区间是非线性的;并且在特定的Pd值时,击穿