气体放电伏安特性
最新气体放电物理知识要点总结-6-6
气体放电物理知识要点总结1．气体放电过程中一般存在六种基本粒子：电子，正离子，负离子，光子，基态原子（或分子），激发态原子（或分子）。
2．光子能量,其中为光的频率，h为普朗克常数。
3．原子能量由原子内部所有粒子共同决定，通常人们感兴趣的是原子最外层电子即价电子，因为气体放电过程主要是由最外层电子参加的。
原子通常处于稳定的能级，成为基态（基态能量E1），当价电子从外界获得额外能量时，它可以跳跃到更高能级，此时原子处于激发态（激发态能量E2），电子处于激发态的时间很短，然后会跃迁到基态或低激发态，并以光子形式释放出能量（）。
当电子获得的能量超过电离能时，电子就与原子完全脱离而成为自由电子，原子变为正离子。
4．正离子也可被电离，负离子是电子附着到某些原子或分子上而形成的。
负离子的能量等于原子或分子的基态能量加上电子的亲和能。
气体放电中的带电粒子是电子和各种离子（正离子和负离子）。
每种离子都将影响气体放电的电特性，电子的作用通常占主导地位。
5．波数等于波长的倒数，表示在真空中每厘米的波长个数。
即6. 原子所处的状态取决于其核外电子的运动状态，可用四个量子数来描述。
主量子数n(n=1,2,3…), 它是由电子轨道主轴的尺寸决定；轨道角量子数l，(l=0,1,2,3…n-1),它是由椭圆轨道的短轴和长轴之比决定。
轨道磁量子数m l,其取值范围为，它是由轨道相对于磁场的位置决定的；自旋磁量子数.7．在光谱中，将电子组态用规定的符号来标志，轨道角量子数用字母s,p,d,f等表示，相应的l值分别为0，1，2，3等。
电子组态所形成的原子态符号可以表示为第二章.气体放电的基本物理过程1．带电离子的产生方式：碰撞电离，光电离，热电离，金属表面电离2．电子与原子碰撞时，若碰撞不引起原子内部的变化，这种碰撞称为弹性碰撞，若电子能量足够大，电子与原子碰撞后，可引起原子内部发生变化，即引起原子的激发或电离，这种碰撞称为非弹性碰撞。
8气体放电 和放电特性
放电特性（discharge characteristic）是指在切断供电电流后，二次场电位差（△U2）随放电时间（t）的变化关系：当充电一定时间后断电，二次场电位差（△U2）随时间缓慢衰减，开始较快，以后逐渐减慢，最后趋于零。
放电特性和极化体的物质成分、离子扩散等因素有关。
[1]气体放电英文名称：gas discharge 定义：气体中流通电流的各种形式的统称。
包括电晕放电、辉光放电、电弧放电、火花放电等。
所属学科：电力（气体放电一级学科）；高电压技术（二级学科） :干燥气体通常是良好的绝缘体，但当气体中存在自由带电粒子时，它就变为电的导体。
这时如在气体中安置两个电极并加上电压，就有电流通过气体，这个现象称为气体放电。
干燥气体通常是良好的绝缘体，但当气体中存在自由带电粒子时，它就气体放电变为电的导体。
这时如在气体中安置两个电极并加上电压，就有电流通过气体，这个现象称为气体放电。
依气体压力、施加电压、电极形状、电源频率的不同，气体放电有多种多样的形式。
主要的形式有暗放电、辉光放电、电弧放电、电晕放电、火花放电、高频放电等。
20世纪70年代以来激光导引放电、电子束维持放电等新的放电形式，也日益受到人们的重视。
气体放电的基本物理过程气体放电总的过程由一些基本过程构成，这些基本过程是：激发、电离、消电离、迁移、扩散等。
基本过程的相互制约决定放电的具体形式和性状。
编辑本段激发现象荷能电子碰撞气体分子时，有时能导致原子外壳层电子由原来能级跃迁到较高能级。
这个现象，称为激发；被激发的原子，称为受激原子。
要激发一个原子，使其从能级为E1的状态跃迁到能级为E m的状态,就必须给予(E m-E1)的能量；这个能量所相应的电位差设为eV e，则有eVe＝Em－E1电位V e称为激发电位。
实际上，即使电子能量等于或高于激发能量，碰撞未必都能引起激发，而是仅有一部分能引起激发。
引起激发的碰撞数与碰撞总数之比，称为碰撞几率。
第4章改 气体放电原理
A* + B → A + B+ + e + ∆E
举例：
Ar*(Vm=11.53v) + Hg (Vi=10.4v)→ Ar + Hg+ + e Ne*(Vm=16.62v) + Ar (Vi=15.8v)→ Ne + Ar+ + e
三、辉光放电
① ②
③
④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧
度大处就会向带电粒子浓度小处形成定向运动，如此形成的定向运动，就叫 扩散。
“双极”扩散率
等离子体中有电子和离子。电子轻且杂乱 热运动使其速度快，因此预测电子向管壁 扩散比正离子快，所以等离子体中正离子 过剩。 由于正离子吸引电子，所以减慢电子扩散 速率；另正离子产生一径向电场，加速正 离子向管壁扩散。 所以，总的效应使电子扩散慢下来，而正 离子的扩散快起来，直到二者以相同的速 率扩散为止，这个扩散率就是。。。
原子的量子态 n2S+1 L J （主量子、角量子、磁量子43;Er
转动能级）
（原子能级、分子振动能级、分子
4.2 气体放电的辐射
4.2.2 原子发光和分子发光
原子的线光谱
∆ E= e∆v = hC/λ， 即 λ = 1239/ ∆v nm 共振辐射
分子的带状光谱
此，阴极经常使用逸出功低的材料。 例如，钍钨比钨好；碱 土金属氧化物（BaO, SrO)。 2）绝大多数材料在室温时热电子发射很低，到 1000K时发射显著。所以要足够发射，阴极必须加热到一定 温度。按加热方式分自热阴极和独立式阴极。
总结：1）热阴极材料应具有低的逸出功，高熔点， 低蒸发速率； 2）热电子发射是弧光放电阴极最主要的一种 发射形式。
电弧
2.1.1电弧现象通常情况下，干燥的天气是良好的绝缘介质，但是当空气介质中两触头间电场足够强大时，空气介质就会被电场电离，使得电流通过空气介质，这种气体中通过电流的现象称为气体放电，电弧放电就是气体放电的一种，一般气体放电的物理过程包括激发、电离、消电离、迁移、扩散等。
以一个直流电路为例（包括直流电源、电阻和两级之间有一定距离的间隙），简单说明电弧的产生。
图2-1为气体放电的静伏安特性，图中的坐标值是大致的数值。
200400图2-1气体放电的静电伏安特征Fig.2-1 V oltage and current curve between gas gap开始时，电压很低，空气离子的形成与复合保持平衡状态，气体的电导也保持不变。
当电压增加时，进入到非自持汤逊放电阶段，此时放电状态会随外界催离素（如X 射线、宇宙线、阴极的加热等）作用的失去而停止，这种可以因催离素作用失去而停止的放电现象被称为非自持放电。
接下来，电流持续升高，同时升高电压至第二个弧顶时，电流急剧增大，而电压迅速减小，这时空气进入了电弧放电的阶段。
实际中，变为电弧还有几种途径，其他途径不包含图2-1的某些放电过程。
在各种放电形式中，电弧的电流密度大，而一般其他气体放电形式的电流密度小，一般电弧的电流密度可以达到几百至几万A/cm2，电弧的另一个特点是阴极压降低，通常只有10V 。
2.1.2电弧的物理特性电弧发生在阴极和阳极之间，电弧之间的电压降并不是沿着电弧的长度而均与分布。
如图2-2所示，可以沿电弧长度把电弧分三个区域：阳极电压降区域、弧柱区域和阴极电压降区域[20]。
静触头弧柱动触头图2-2电弧的组成区域Fig.2-2 Component of arc当电弧产生时，阴极电压降区周围的空气会产生大量的正电荷，形成正离子层，使得阴极区周围电位发生突变。
这时候在阴极区表面上一个很小的区域（阴极斑点区），约25-4-cm 1010至大小的区域将产生电弧放电时的大部分电子，位于电弧中间的是弧柱区，通常自由状态下可以把弧柱近似看成一个圆柱体的气体通道。
第四次气体放电
可见Uz=Uz（pd）。不同的气体，上述关系不同，如图5-38所示。 气体的最低点燃电压Uzmin（击穿电压Uz）和与之对应的pdk值不仅 与气体有关，而且与阴极材料有关，如表5-4
在真空容器中，若无空间电荷，两极间电位分布如图5-39中的OA0所示 成直线分布。 放电后，（在空间产生的正离子和电子的密度差不多？） ，一方面在阴极附近 电子尚未被有效加速，因此阴极附近产生的离子数目少；另一方面，由于电子质 量小、运动速度大向阳极迁移率大。正离子则相反，质量大，向阴极运动速度
γ过程：离子在阴极位降的作用下，轰击阴极表面，产生γ电子 （二次电子）
正离子的表面电离（二次电子发射）系数：每一个正离子轰击阴极表面 而发射的γ电子的平均数。
γ的大小与阴极材料、离子的种类、电场强度等相关。 以γ为火种，可引发α过程，产生的离子还可以轰击阴极表面继续产生 γ电子。达到一定条件下，即使没有外界因素产生的电子，也能维持放电的 进行，即进入自持放电状态。
三、气体放电伏安特性曲线
如图5-40，真空容器中面积为10cm2的平板铜电极，极间距50cm，管中充氩气，气压 p=133Pa。回路中串有可调电压的直流电源和电阻Ra，测出极间伏安特性曲线如图5-41 所示。 接通电源，调节电源电压Ua和电阻Ra，测出极间伏安特性曲线如图5-41所示。图中 AB段表示电压从0逐渐增加时出现非常微弱的电流（10-12A）。这一电流是自然辐照 引起的电子发射或残余带电粒子引起的空间电离产生的。虽然在极间运动的带电粒子 随着极间电压的提高能量也提高，从而可以提高激发、电离几率，使放电电流提高， 但很微弱，也看不到发光现象，此为非自持暗放电。 从B点开始进入自持放电阶段。B点电压Ub为以上实验条件（pd）下的点燃电压Uz。 BC段只有微弱发光，为自持暗放电。如果电路中电阻不太大，则放电很快过渡到E， 电压陡降至Un，电流突增，阴极上发出较强的辉光，进入自持辉光放电阶段，此为正 常辉光放电。 从E点开始转入正常辉光放电时，阴极表面只有一部 分发光，此为阴极斑点。继续加大电源Ua，则启辉面 积增加，极间电流随之增加而电压保持不变，这是正 常辉光放电的特点。 当阴极斑覆盖了整个阴极表面后，即到了F点， 再提高Ua，出现随极间电流增加极间电压也升高的现 象，即进入异常辉光放电阶段，FG段。离子镀和溅射 镀膜利用的大都是异常电阶段。
气体放电物理
气体放电物理试验原理（一）、气体放电特性及原理气体放电是指电流通过气体煤质时的放电现象。
电闪雷鸣为大气中的放电过程；电焊机也属气体放电。
气体放电种类很多，用得最多的是辉光放电和弧光放电两大类。
各种气体放电灯的基本结构大同小异。
见图一所示：等离子体说明书第7页图一直流放电管电路示意图在支流高压下工作的放电灯，分阴、阳极。
在交流高压下工作的放电灯无阴、阳极之分两极交替的作为阴、阳极之用。
灯内充有气体，它可以是惰性气体、金属或金属化合物的蒸气。
当电极两端加以高压时，灯内的自由电子被外电场加速，则运动的电子将与原子发生碰撞，碰撞后的电子将动能交给原子，原子获得能量后，便受激激发到高能态。
处于高能态（激发态）的原子是不稳定的，在大约810S -数量级的时间，就要自发的返回到基态。
此过程原子会以辐射的形式发射光辐射。
光辐射的频率和能量的关系为：hc E e V h νλ∆=∆== (1)式中V ∆为激发态和激态两能级间的距离，也称发生跃迁的两能级间的电位差，单位是伏特。
λ的单位是nm 。
徐强调的是原字的激发和跃迁在激发态之间也可进行。
（二）、气体放电的全伏安特性由图一可知，改变管压得大小，可得到系列放电电流值。
由管压和放电电流的关系画成的曲线，成为全伏安特性曲线。
见图二所示：图二气体放电伏安特性曲线OA段：在外加电场的作用下，灯观中所存在的带电粒子向电极运动，形成电流。
随电场的增加，带电粒子的运动速度增加，复合减少，是电流增大。
AB段：当电场继续增大时，所有电离产生的带电粒子全部到达电极，电流达饱和状态，形成BC段。
BC段:如果外加电压继续增高,则外电场将使初始的带电离子速度达到很大值.他们在和中性原子碰撞时,使之电离后产生的电子又被电场加速,又和另外的中性原子碰撞电离,形成更多的电子.这一过程会使电子数呈现雪崩式的增加.在BC段将发生汤生放电.CDEF段为为辉光放电区:当电压加大到C点以后管压降突然下降,通过放电管的电流却增加很快.同时在放电管中产生可见光.相应C点成为放电管的着火点,相对应的外加电压称为放电管的着火电压. 在C点以后所发生的各种放电称为自持放电.而在C点以前发生的各种非自持转为自持所需的电压就成为着火电压.自C点以后,无论如何增大外加电压,还是减少回路电阻R使电流增加,管压降基本不变,此段(EF)称为正常辉光放电.发生正常辉光放电时, 管压降维持不变,是因为在此范围内,阴极并没有全部用于发射电子,由于阴极发射的面积正比于发射电流,故此时阴极上的电流密度是一常数.FG段:当整个阴极表面都用于发射电子以后.(既F点以后),如还继续加大电流的话, 阴极电流密度就必须增加会造成管压升高.此时就进入异常辉光放电阶段(FG).当管压升高到一定数值后如(G)点,继续加大放电电流, 由于此时阴极温度升高而转入热电子发射,管压大幅降低,电流迅速增加.在一般情况下,放电管呈现负组效应.此时放电将转入较强的弧光放电区域,既GH 段.从图(1)可知,反常辉光放电的峰值电压就是弧光放电的启动电压,它是反常辉光放电和弧光放电的的转折点. (三)、帕型定律通常将放电管与电阻、电感串联,直接接于220伏的交流电网或其他电源上,放电管是不能发光的.我们必须施加更高的电压(或采用其他的启动方法)才能使放电管(或各种气体放电灯)发光.着火电压的大小与气体的压强、阴极的逸出功、电极间距、气体的种类与成分有关。
气体放电分类及其特性 PPT
均匀电场中气体的伏安特性
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均匀电场下气体间隙中电流随电压变化的分析
c点 U=Uc，电流急剧增大。气体间隙被击穿 进入导电状态（自持放电），不再需要 任何外界因素（光照射、外加电源）。 c点处的临界电压Uc就是击穿电压Ub， 当电压达到Uc后气体即被击穿，由原来 的绝缘体变成了导体。
I
I0 Ua Ub Uc U
7
流注理论：pd值较大时的情况
特点 ：由电子崩形成 ---〉会产生电离特强，发展 速度更快的新放电区：流注放电；快一个数量级； 有分支 形成条件：空间电荷到达一定数量引起电场畸变； 复合产生光电离
流注形成示意图
电子崩空间电荷对原均匀电场的畸变。（a） 电子崩示意图，（b）崩空间中的电荷浓度 分布，（c）空间电荷的电场，（d）合成电 场。
均匀电场中气体的伏安特性
17
自持放电 起始电压
电源和空气湿度的影响
International Journal of Mass Spectrometry 233 (2004) 317–324 在干燥的空气中负电晕放电的负离子主要是 CO3-，如果在电晕放电中产生了足量的氮氧 化物，主要的负离子是NO3- ，臭氧浓度过 大，可以完全抑制O2-的产生。
8
电晕放电的一般描述
⑴ 电晕放电的概念
电晕放电——极不均匀电场所特有的一种自持放电现象
；
⑵ 发生电晕放电现象的条件
电场极不均匀时，曲率大的电极附近很小范围内带电粒子已达相当 数值时，间隙中大部分区域带电离子数值都仍然很小，放电达到自 持放电后，间隙没有击穿。 电场越不均匀，击穿电压和电晕起始电压间的差别也越大。 电晕放电由于局部强场区的放电过程造成。
断断续续的随机电流脉冲很薄的光晕层流光频率和强度随电压不断升高明亮的类似闪电的火花电晕放电电压持续升高导致火花击穿电流脉冲逐渐减弱直至消失电流脉冲具有周期性电晕放电的各过程的基本特性不均匀电场中放电的极性效应负极性棒板间隙的电晕起始电压比正极性棒板电极低负极性棒板间隙击穿电压比正极性棒板电极高正空间电荷负极性加强棒极附近电场棒极附近易于形成流注正空间电荷负极性加强棒极附近电场棒极附近易于形成流注起始电晕电压低削弱了正空间电荷外部朝向板极的电场不利于流注向间隙深处发展放电发展困难故其削弱了正空间电荷外部朝向板极的电场不利于流注向间隙深处发展放电发展困难故其击穿电压高正空间电荷积聚加强了电离正空间电荷积聚加强了电离积聚的正空间电荷在间隙深处减弱电场积聚的正空间电荷在间隙深处减弱电场负极性负棒正板半径为r的球间隙的放电特性与极间距d的关系稍不均匀电场和极不均匀电场的不同特点放电具有稍不均匀场间隙的特点击穿电压与电晕起始电压相同放电具有极不均匀场间隙的特点电晕起始电压明显低于击穿电压放电过程不稳定分散属于过渡区maxaefe电场不均匀系数
低压气体直流击穿特性与放电伏安特性,实验报告
低压气体直流击穿特性与放电伏安特性,实验报告大工大物实验报告——低压气体直流击穿特性低压气体直流击穿特性【实验目的】（1）研究低气压的实验和维持方法，了解气压的测量原理。
（2）观测直流暗放电的脉冲现象，研究电子碰撞引起雪崩电离的过程，掌握分析和识别微观现象的实验方法；认识低气压气体直流击穿现象，研究雪崩电离过程与气体击穿状态的联系，初步体会寻找物理现象本质联系的研究方法。
（3）学习从实验现象的理性分析得到理论普遍性规律的一般认识过程。
【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。
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，例如：用紫外光或者放射线照射气体，使气体电离而具有导电能力。
如果撤去外电离因素，带电粒子就会很快复合消失，放电便熄灭。
自持放电是指没有外电离因素，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。
气体首先在外电离因素支持下，可以在电场中传导电流，随着电场的增加，电流强度逐渐增加。
当电场强至一定值，气体放电电流突然迅速增加，即使撤去外电离源，放电仍能维持，即转化成了自持放电，这种从非自持放电到自持放电的过度现象，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。
2．汤森放电理论上面所描述的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，获得能量的电子又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α过程和γ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：气体中由于宇宙射线的存在，使得气体中总是存在一定的电离，这称为剩余电离。
气体放电过程的分析
气体放电过程的分析摘要:气体电介质，特别是空气，是电力系统中最重要的绝缘介质。
对气体放电过程进行分析，研究气体电介质的绝缘特性具有十分重要的意义。
而气体放电又受气体间隙、环境电场影响，其过程的分析需要各种理论的支持。
关键字：气体放电、带电质点、气体间隙、电子崩、汤逊理论、流注理论K一、气体中带电质点的产生与消失1．气体中带电质点的产生气体的特点：气体的分子间距很大，极化率很小，因此，介电常数都接近于1。
纯净的、中性状态的气体是不导电的，只有气体中出现了带电质点（电子、正离子、负离子）以后，才可能导电，并在电场作用下发展成为各种形式的气体放电现象。
气体导电的原因：气体中出现了带电质点（电子、正离子、负离子）以后，游离出来的自由电子、正离子和负离子在电场作用下移动，从而形成气体电介质的电导层。
气体带电质点的来源：有两个，一是气体分子本身发生游离（包括撞击游离、光游离、热游离等多种形式）；二是放在气体中的金属发生表面游离。
2．气体中带电质点的消失气体中带电质点的消失主要有下列三种方式：带电质点受电场力的作用流入电极并中和电量；带电质点的扩散；带电质点的复合。
1）带电质点受电场力的作用而流入电极，中和电量带电质点在电场力的作用下受到加速，在向电场方向运动途中会不断地与气体分子相碰撞，碰撞后会发生散射，但从宏观来看，是向电场方向作定向运动的。
其平均速度开始是逐渐增加的（因受电场力的加速），但随着速度的增加，碰撞时失去的动能也增加，最后，在一定的电场强度下，其平均速度将达到某个稳定值。
这一平均速度称为带电质点的驱引速度。
2）带电质点的扩散带电质点的扩散就是指这些质点会从浓度较大的区域转移到浓度较小的区域，从而使带电质点在空间各处的浓度趋于均匀的过程。
带电质点的扩散是由杂乱的热运动造成的，而不是由于同号电荷的电场斥力造成的，因为即使在很大的浓度下，离子之间的距离仍大到静电力起不到什么作用的程度。
电子的直径比离子的直径小很多，在运动中受到的碰撞也比离子少得多，因此电子的扩散比离子的扩散快得多。
气体放电的物理过程 高电压技术 教学PPT课件
13
④ 强电场发射：当阴极表面附近空间存在很强 的电场时（106V/cm数量级），也能使阴极 发射电子。常态下气隙击穿完全不受强场发 射影响；在高气压、压缩的高强度气体的击 穿过程中会起一定的作用；真空中更起着决 定性作用。
3
第一节 气体中带电质点的产生与消失
一．带电质点的产生
碰撞游离
光游离
（气体本身）
热游离
表面游离 (气体中的金属)
二. 带电质点的消失
质点的扩散
质点的复合
4
波尔量子理论
低能级 ✓电子分布使原子的总能量趋向最小。
高能级 ✓高能级→低能级：发出单色光。
+
✓低能级→高能级：需要外部激励。
✓激励状态不稳定。
反激励：处于激励状态的质点，恢复到原来的
中性状态的现象称为质点的反激励。反激励将 把激励时所吸收的能量以光的状态释放出来。
6
表1-1 某些气体的激励能和游离能
气体 N2
激励能We (eV)
6.1
O2
7.9
H2
11.2
游离能Wi (eV) 气体 激励能We (eV) 游离能Wi (eV)
15.6
CO2
带电质点的消失是由于游离作用小于去游离的作用。
15
气体中带电粒子的消失有可有下述几种情 况：
1. 带电粒子在电场的驱动下作定向运动，在 到达电极时，消失于电极上而形成外电路 中的电流；
2. 带电粒子因扩散现象而逸出气体放电空间。 3. 气体中带异号电荷的粒子相遇时，可能发
生电荷的传递与中和，这种现象称为复合， 是与游离相反的一种过程。
8气体放电 和放电特性
放电特性（discharge characteristic）是指在切断供电电流后，二次场电位差（△U2）随放电时间（t）的变化关系：当充电一定时间后断电，二次场电位差（△U2）随时间缓慢衰减，开始较快，以后逐渐减慢，最后趋于零。
放电特性和极化体的物质成分、离子扩散等因素有关。
[1]气体放电英文名称：gas discharge 定义：气体中流通电流的各种形式的统称。
包括电晕放电、辉光放电、电弧放电、火花放电等。
所属学科：电力（气体放电一级学科）；高电压技术（二级学科） :干燥气体通常是良好的绝缘体，但当气体中存在自由带电粒子时，它就变为电的导体。
这时如在气体中安置两个电极并加上电压，就有电流通过气体，这个现象称为气体放电。
干燥气体通常是良好的绝缘体，但当气体中存在自由带电粒子时，它就气体放电变为电的导体。
这时如在气体中安置两个电极并加上电压，就有电流通过气体，这个现象称为气体放电。
依气体压力、施加电压、电极形状、电源频率的不同，气体放电有多种多样的形式。
主要的形式有暗放电、辉光放电、电弧放电、电晕放电、火花放电、高频放电等。
20世纪70年代以来激光导引放电、电子束维持放电等新的放电形式，也日益受到人们的重视。
气体放电的基本物理过程气体放电总的过程由一些基本过程构成，这些基本过程是：激发、电离、消电离、迁移、扩散等。
基本过程的相互制约决定放电的具体形式和性状。
编辑本段激发现象荷能电子碰撞气体分子时，有时能导致原子外壳层电子由原来能级跃迁到较高能级。
这个现象，称为激发；被激发的原子，称为受激原子。
要激发一个原子，使其从能级为E1的状态跃迁到能级为E m的状态,就必须给予(E m-E1)的能量；这个能量所相应的电位差设为eV e，则有eVe＝Em－E1电位V e称为激发电位。
实际上，即使电子能量等于或高于激发能量，碰撞未必都能引起激发，而是仅有一部分能引起激发。
引起激发的碰撞数与碰撞总数之比，称为碰撞几率。
3气体放电
德拜长度
23
等离子体的空间条件
德拜长度：
λD =
ε 0 kTe
ne
2
Te = 6 .9 n
等离子体的空间条件为：L >>λD r > λD 的尺度看等离子体才是电中性的
24
等离子体的振动
25
等离子体的时间条件
等离子体电中性受到破坏时具有恢复宏观电中性的趋势， 其过程产生空间电荷振荡，即等离子体振荡。 振荡频率：
Plasma and gaseous discharge
1
等离子体表面工程
什么是等离子体 气体分子电离，带电粒子密度达到一定数值的电离气体 日常见到的等离子体有哪些 闪电和极光，太阳，日光灯，电弧 如何获得等离子体
2
获得等离子体的主要方法和途径
放电 直流放电 低频放电 高频放电 微波放电 感应放电 真空紫外光 宇 宙 天 体 上层大气 放射线 放射性同位素 X 射 线 粒子加速器 反 应 堆
（Paschen）
10
不同气体放电的巴邢曲线
11
气体分子数与离化几率的关系
− 高真空 压强< 1Pa
Ν2 e− Ν2
+
分压 1Pa < 压强 < 1000Pa
Ν
e− +
Ν2
e Ν2
−
大气压 压强＝105Pa
e− Ν2
12
等离子体表面工程
什么是等离子体 气体分子电离，带电粒子密度达到一定数值的电离气体 日常见到的等离子体有哪些 闪电和极光，太阳，日光灯，电弧 如何获得等离子体 辉光放电、各种能量场 等离子体的性质和特点
电离几率：
激发几率：
σ ex Pex = σt
气体放电管基础知识
气体放电管基础知识2.1气体放电管2.1.1简介气体放电管是在放电间隙内充入适当的气体介质，配以高活性的电子发射材料及放电引燃机构，通过银铜焊料高温封接而制成的一种特殊的金属陶瓷结构的气体放电器件。
它主要用于瞬时过电压保护，也可作为点火开关。
在正常情况下，放电管因其特有的高阻抗(>1000MΩ)及低电容(<2pF)特性，在它作为保护元件接入线路中时，对线路的正常工作几乎没有任何不利的影响。
当有害的瞬时过电压窜入时，放电管首先被击穿放电，其阻抗迅速下降，几乎呈短路状态，此时，放电管将有害的电流通过地线或回路泄放，同时将电压限制在较低的水平，消除了有害的瞬时过电压和过电流，从而保护了线路及元件。
当过电压消失后，放电管又迅速恢复到高阻抗状态，线路继续正常工作。
气体放电管是一种间隙式的防雷保护元件，它在通信系统的防雷保护中已获得了广泛应用。
放电管常用于多级保护电路中的第一级或前两级，起泄放雷电暂态过电流和限制过电压作用。
由于放电管的极间绝缘电阻很大，寄生电容很小，对高频电子线路的雷电防护具有明显的优势。
气体放电管的基本特点是：通流量容量大，绝缘电阻高，漏电流小。
但残压高，反应时间慢(≤100ns)，动作电压精度较低，有续流现象。
Figure 1气体放电外观图2.1.2气体放电的伏安特性气体放电管的伏安特性通常与管子的哪些电极间施加什么极性的电压没有关系。
现以一个直流放电电压为150V的二极放电管为例，来说明放电管伏安特性的基本特征。
下图是按电子元件伏安特性的惯用画法，即以电压为自便量，画作横坐标；以电流为应变量，画作纵坐标。
由于电流的范围很大，其变化常达几个数量级，所以电流用对数坐标表示。
如图所示的伏安特性上，当逐渐增加两电极间的电压时，放电管在A点放电，A点的电压称为放电管的直流放电电压。
在A到B之间的这段伏安特性上，其斜率（即动态电阻du/di）是负的，称为负阻区。
如果200V的直流电压源经1MΩ的电阻加到放电管上，放电管即工作在此区间，这时的放电具有闪变特征。