低压气体直流放电击穿特性.doc

低压气体直流放电击穿特性.doc实验研究报告实验名称:低压气体直流放电击穿特性院系:物理与光电工程学院班级:物理1301姓名:徐梦洋学号:201398004摘要:通过低气压直流辉光放电发生装置,研究了氤气的气压与击穿电压的关系,在放电极板间隙及极板材质不变的情况下,得到了氮气的帕邢曲线,:帕邢定律;放电击穿;击穿电压;直流辉光放电引言;气体在常态下是良好的绝缘体,在直流电场下没有载流能力,但在一定激励作用下,使气体中的中性粒子发生电离形成正负电离的粒子,当粒子数达到一定数目时,气体就成了导体,在此情形下施加一定的电场,粒子在场作用下会定向移动,就发生了气体放电现象・气体放电分为自持放电和非自持放电,非自持放电指的是存在外致电离源的条件下才能维持放电,而支持放电指去掉外致电离源的条件下,仍能维持放电•气体从非自持放电到自持实验目的:(1)通过实验了解气压的测量原理以及低气压的实验和维持方法。通过实验进一步了解气体放电的过程,对理论上气体放电的过程有进一步的认识。(2)体验到从实验现象的分析到理论普遍性规律的一般认识过程,培养出理论联系实际的物理学思考的品质。实验原理: 常态下气体是绝缘体,不导电,但是如果有一定的外界条件,使气体中性粒子发生电离,并且数量达到一定的比例,在外加电场的情况下就会导电产生气体放电现象。其中又分为自持放电和非自持放电。自持放电是在没有外电离作用下可以维持放电的现象,而非自持放电是指在有外电离作用下才可以维持放电。气体首先在外电离因素的支持下可以在电场中传导电流,当电场增大到一定的程度。电流迅速增加,即使没有外界的电离作用,放电仍可以维持,此时气体从非自持放电转化为自持放电,这种现象就叫做气体的击穿,此时所需要的电场强度就是击穿场强,相应的电压就是击穿电压。上述的这类过程就叫做汤森放电,汤森认为,气体在宇宙射线或者其它因素的影响下,本身就有一定的电离,称为剩余电离。当外加电场不够大时,点电流很小,电流密度很低,在空间的分布是均匀的,此时电流随着电压的增大是线性增加,趋于饱和。这个过程是暗放电,不发光。当电场足够大时,电子的能量越来越大,发生电子碰撞,从而电子的数量进一步提高,电流快速增加,与此同时,会产生光辐射,从而有光电效应的产生。同时也会产生离子,随着电场的增加离子的能量增加,会轰击阴极产生二次电子发射,极大的提高了阴极发射电子的速率,当阴极发射足够强吋发生电子击穿,条件如下:1+丫=幷加1889年吧刑经过一系列的实验发现了吧刑定律a=APe~liPd,vA和B为实验常数,其中击穿条件可以表示为:BPd实验过程;实验装置为大连理工物光学院制造的低气压直流辉光放电发生装置,具备水冷系统以及氮气的控制与调节系统。放电管构冷験水进气口u2冷凝水冷凝水图表1辉光放电管构造示意图1水冷法兰2阴极3双探针4等离子体5阳极6玻璃管7气体流量管实验前将玻璃管抽真空至1〜2pa,调节减压阀,改变通气流量,使放电管内的气压为lOPa,调节输出电压,记录气体击穿瞬间的击穿电压值,放电管气压间隔5pa,依次测量值至lOOpa,得到组线性区的气体压强与击穿电压值,而后将压强调制lOpa,在从lOpa按顺序降至4pa测量其中4组非线性区的气体压强与击穿低压值。测量值如图2所示实验数据与处理d=