Az elektron szabad úthossza
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 18

Az elektron szabad úthossza PowerPoint PPT Presentation


  • 82 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Az elektron szabad úthossza. Vákuumban elektromos erővonalak mentén  gázban ütközések (zigzag). ~ atomok nyugalomban. Csőben lévő atomok száma = ütközések száma. Átlagos szabad úthossz:. Pl:A ~ 10 -19 m 2 ( ± 1 nagyságrend) ;T ~ 0 ° C ;E e ~ 1 eV

Download Presentation

Az elektron szabad úthossza

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Az elektron szabad thossza

Az elektron szabad úthossza

Vákuumban elektromos erővonalak mentén  gázban ütközések (zigzag)

~ atomok nyugalomban

Csőben lévő atomok száma = ütközések száma

Átlagos szabad úthossz:


Az elektron szabad thossza

Pl:A ~ 10-19 m2 (±1 nagyságrend) ;T ~ 0 °C ;Ee ~ 1 eV

p ~ 1 torr (760 torr = 1 atm = 1 bar = 105 Pa = 14,504 Psi)

λe ~ 0,3 mm ; 1 / Շ ~ 2*109 s-1

Atomok rugalmas golyók A = ¼π d2

λ nem sebességfüggő  valóságban igen (Ramsauer effect)


Az elektron szabad thossza

1 ütközés során átadott energia:

ütközések során átlagosan:

Hőmérséklet növekedés  egyensúly (környezetnek leadott – rugalmas ütközésből)

Kisülés gázvesztesége, ~ térfogati vesztesége

(gas loss or volume loss of the discharge)


Az elektron szabad thossza

Gerjesztési- és ionizációs folyamatok kisülésekben

e- energiája kisebb, mint az alapállapot és a legalacsonyabb gerjesztett állapot közti energiakülönbség

Rugalmas ütközés

e- energiája elég nagy, hogy a legalacsonyabb gerjesztett állapotot gerjessze

Rugalmatlan ütközés


Az elektron szabad thossza

Az e- energiájának növelésével hogyan változik az adott energiaállapot gerjesztése?

Adott szint optikai gerjesztési függvénye: felsőbb szint gerjesztési függvénye annak a valószínűségével, hogy a gerjesztett szintről az adott E-jú foton emittálásával relaxálódik


Az elektron szabad thossza

ionizáció


Az elektron szabad thossza

Szabad elektront létrehozó és eltüntető folyamatok

  • Egy atom és egy megfelelően nagy kinetikai energiájú elektron ütközése

  • Katód elektron emissziója

  • Atomok ütközése

  • Fotoeffektus (gáz atomjai, fal / elektródák)

  • „A” atom és metastabil állapotban lévő „B” atom ütközése (a metastabil állapot energiája kicsit nagyobb, mint az „A” atom ionizációs energiája)

     Penning-effektus (pl.: higany – argon, argon – neon)

  • Rekombináció pozitív ionnal ( atom)

  • Rekombináció atommal ( negatív ion)

  • Anódba csapódás


Az elektron szabad thossza

Gerjesztett állapotot létrehozó és eltüntető folyamatok

  • Atom ütközése megfelelően gyors elektronnal

  • Atomok ütközése

  • Foton abszorpció(alapállapotú vagy alacsony energiájú gerjesztett állapotú atom)

  • Foton emisszió (magasabb E gerjesztett állapotból alacsonyabba)

  • Rekombináció (elektron – pozitív ion)

  • „A” típusú atom ütközése metastabil állapotú „B” („A” gerjeszthető szintje kicsit kisebb energiájú a metastabil állapot energiájánál)

  • Foton emisszió (akár alapállapotba)

  • Foton abszorpció

  • Gerjesztett atom és elektron rugalmas ütközése

     alacsonyabb E állapot + gyorsabb e-; magasabb E állapot + lassabb e-

  • Gerjesztett atom és egy másik atom rugalmas ütközése


Az elektron szabad thossza

Townsend-féle ionizációs koeffciens: 1 e- x irányban 1 cm megtett úton okozott ionizációk átlagos száma

Townsend-féle ionizációs koefficiens

(ütközések számával; e--ok sebesség szerinti eloszlása /Eλ/ )


Az elektron szabad thossza

1 e- által 1 V potenciál hatására okozott ionizációk száma

  • E/p0 kicsi  ve kicsi

  • ionizációs vszg kicsi

  • E/p0 nagy  ve nagy

  • ionizációs vszg csökken (lásd ionizációs hatáskm)


Az elektron szabad thossza

Katód emittál 1 e--tanódhoz eαd e- érkezik meg

 (eαd- 1) e- és (+) ionkatódba csapódva e--t hoz létre

Gyújtás

q<1  elektronáram csökken és megszűnik

q>1  elektronáram nő, minden határon túl (külső korlátozó, pl. soros ellenállás)

Gyújtás feltétele:


Az elektron szabad thossza

γ: függ a katód anyagától, az ionok fajtájától és azok sebességeloszlásától, ami E/p0

függvénye; adott gázra és katódra: ; mivel

PASCHEN törvény


Az elektron szabad thossza

Kisülések fajtái

  • I.külső hatás szükséges (fotoeffektus)

  • Aönfenntartó kisülés

  • kis tértöltés  V lineáris ; (VA=Vign)

  • Townsend-kisülés /stabilizálás/

  • II.áramot növelve (Rsoros)  ionizáció nő

  • ve>>vion (E miatt)  katód közelében pozitív tértöltés  E nő; katódesés

  • III.E/p0 nő (E nő)  η nő  ionizáció könnyebb kisülés feszültsége csökken

  • kisülés a katód egy részére koncentrálódik

  • áramsűrűség és tértöltés nő  E/p0 ; η nő

  • C η eléri a maximumot

  • IV.áram tovább nő  kisülés kiterjednormálisglimm (ködfény/parázsfény) kisülés

  • Dkatód teljes felülete világít

  • V.áram nő  áramsűrűség is nő (E nő)  V nő

  • anomális glimm kisülés

  • Emegkezdődik a termikus emisszó (nagy áram és térerősség)

  • VI.katódesés csökkenéséhez vezet

  • VII. katód termikus emissziója; katódesés ~ 10V


Az elektron szabad thossza

A normális glimm kisülés

  • Aston sötét térve kicsi

  • Első katódrétegve elég nagy; rezonanciavonalak gerjesztődnek

  • Crooks or Hittorf sötét tér ve>gerjesztési függvény maximuma

  • Negatív glimmve nagy; ionizáció; több e-; több gerjesztés

  • Faraday sötét tér ionizáció; sok ion; csökken E; csökken ve

  • Pozitív oszlopegészen az anódig E független a katódtávolságtól


Az elektron szabad thossza

Az ívkisülés

Hidegkatódos

katód közelében nagyon nagy E  téremisszió

(108-109 V/m nagyságrendű) nagy E-ű réteg kicsi

Melegkatódos

termikus emisszió játszik szerepet

katódesés ~10 V mindkét esetben


Az elektron szabad thossza

Pozitív oszlop

  • anód–katód között (glimm- és ívkisülés)

  • Gyújtáskor  áramsűrűség és ionizációs ráta független r-től (e- keletkezése a teljes keresztmetszetben ua)  részecskék a semleges fal felé diffundálnak  belül (+) tértöltés, falnál negatív potenciál  egyensúlyi állapot  e- -ok taszítása; ionok vonzása  uo drift sebesség

  • ambipoláris diffúzió


Az elektron szabad thossza

Elektron koncentráció

  • e--ok és ionok fali rekombinációja  felszabaduló energia hővé alakul (wall losses)

  • Rekombináció figyelmen kívül hagyásával e--konc. (ne) r függvényében számolható

  • Az eredmény egy 0-adrendű Bessel-függvény


Az elektron szabad thossza

Elektron hőmérséklet

  • Az e--okat az ütközések között az elektromos tér gyorsítja  ütközéskor E vesztés

  •  egyensúly (tér általi E = ütközés során leadott E)  sebesség folyamatosan vált.

  •  minden pillanatban ua. e--onnak van v és (v+dv) között a sebessége

  •  Maxwell sebesség eloszlás

  • Elektron hőmérséklet:

Az e--ok az energiájuk egy részét ütközéssel leadják, de átlagos energiájuk jóval magasabb, mint az atomoké, ionoké  többféle különböző hőmérséklet jellemző

Tgáz ~ falhőmérséklet (~ 550 K); Telektron ~ 10000 K


  • Login