辉光放电
辉光放电
辉光放电（Glow discharge）辉光放电是放电等离子体中最常见的一种放电形式，应用也最广泛。
比如，一般的气体激光器（He-Ne 激光器、CO2激光器等）、常用光源（荧光灯）、空心阴极光谱灯等。
同时辉光放电也是放电形式中放电最稳定的放电形式，所以有必要对辉光放电进行较为详细的讨论。
§6.1 辉光放电的产生及典型条件最简单的辉光放电的结构如图6.1（a）。
调节电源电压E或限流电阻R，就会得到如图6.1（b）的V-A特性曲线。
管电压U调节到等于着火电压U b时，放电管内就会从非自持放电过渡到自持放电，此时，放电电流I会继续增大，管压降U下降，进入辉光放电区。
放电管发出明亮的辉光，其颜色由放电气体决定。
限流电阻R应比较大，以保证放电稳定在辉光放电区。
如果限流电阻R很小，放电很容易进入弧光放电区。
辉光放电的特点：比较高的放电管电压U(几百~几千V)，小的电流I（mA量级）；弧光放电的特点：很低的放电电压U（几十V），大电流放电I（A量级甚至更大）。
辉光放电的典型条件：①放电间隙中的电场分布比较均匀，至少没有很大的不均匀性；例如He-Ne激光器的放电管内电场近似均匀。
②放电管内气体压强不是很高，要求满足（Pd）Ubmin＜Pd＜200Kpa cm（巴邢曲线的右支），d---放电管内电极间距，（Pd）Ubmin--巴邢曲线最低点U bmin对应的Pd值。
一般P=4Pa~14Kpa时，可出现正常辉光放电，而Pd＞200Kpa cm时，非自持放电通常会过渡到火花放电或丝状放电；③放电回路中的电源电压和限流电阻准许放电管的放电电流工作在mA量级，且电源电压应高于着火电压U b，否则不能起辉。
§6.2 辉光放电的组成区域和基本特征对于一对平行平板放电电极，典型的辉光放电外貌如图6.2(a)。
从阿斯顿暗区到负辉区称为阴极位降区或阴极区。
下面对各放电区一一进行介绍。
1、阿斯顿暗区（Aston Dark Space）：它是仅靠阴极的一层很薄的暗区，是有Aston首先在H2、He、Ne放电中观察到的放电暗区，所以称为阿斯顿暗区。
辉光放电原理
辉光放电原理
辉光放电是一种在气体中产生的放电现象，其原理是通过在两个电极之间加上
足够的电压，使得气体分子发生电离，产生等离子体，从而产生可见的光。
辉光放电在许多领域都有重要的应用，比如荧光灯、氖灯、等离子体显示器等。
在本文中，我们将深入探讨辉光放电的原理及其应用。
辉光放电的原理主要包括以下几个方面：
1. 电离和复合过程。
当两个电极之间的电压足够大时，电场会加速气体分子，使得它们发生电离。
这些电离的正负离子会在电场的作用下向两个电极移动，当它们再次相遇时，会发生复合过程，释放出光子。
这些光子就是我们所看到的辉光。
2. 离子化和激发态。
在辉光放电中，气体分子被电场离子化后，产生的离子和电子会在电场的作用
下获得能量，从基态跃迁到激发态。
当它们返回基态时，会释放出光子，形成辉光。
3. 电子碰撞激发。
在辉光放电中，电子和气体分子碰撞后会获得能量，使得气体分子跃迁到激发态。
当气体分子返回基态时，会释放出光子，形成辉光。
辉光放电在实际应用中有着广泛的用途。
比如在荧光灯中，通过辉光放电产生
的紫外线激发荧光粉发光；在氖灯中，氖气被放电后产生的红色光线被用于广告招牌和指示灯；在等离子体显示器中，通过辉光放电产生的等离子体来显示图像。
总的来说，辉光放电是一种重要的放电现象，其原理包括电离和复合过程、离
子化和激发态、电子碰撞激发等。
它在荧光灯、氖灯、等离子体显示器等领域有着
广泛的应用。
通过对辉光放电原理的深入理解，我们可以更好地应用这一现象，推动科技的发展和进步。
辉光放电的特征
辉光放电的特征辉光放电是一种在气体中产生的电放电现象，具有独特的特征和表现形式。
以下将详细介绍辉光放电的特征。
一、起始电压和电流特征辉光放电的起始电压是指在特定条件下，气体中发生辉光放电所需的最低电压。
起始电压取决于气体种类和气体压力。
当电压达到起始电压时，气体中的电子会被加速，从而导致电离和电子的碰撞。
辉光放电的起始电流是指在起始电压下，气体中开始出现辉光放电的最低电流。
起始电压和电流是判断辉光放电是否发生的重要指标。
二、辉光颜色和亮度特征辉光放电的颜色和亮度取决于气体种类和气体压力。
不同的气体在辉光放电时会产生不同的颜色，如氮气放电呈现出紫色，氧气放电呈现出蓝绿色。
辉光放电的亮度也会随着电压和电流的变化而改变，较低的电压和电流通常会产生较暗的辉光，而较高的电压和电流则会产生较亮的辉光。
三、放电形态特征辉光放电的形态多种多样，常见的形态有均匀辉光、不均匀辉光和闪烁辉光。
均匀辉光指的是整个放电区域均匀发光，没有明显的亮暗区域。
不均匀辉光指的是放电区域呈现出明显的亮暗变化，可能形成条纹、斑点或环状等图案。
闪烁辉光指的是放电区域的亮度会快速变化，呈现出明暗交替的效果。
四、声音和气味特征辉光放电在发生时通常会伴随着声音和气味的产生。
声音是由于放电过程中气体分子的碰撞和振动所产生的，不同的气体放电会产生不同的声音。
气味则是由于放电过程中产生的化学反应和物质释放所引起的。
例如，臭氧放电会产生一种特殊的气味。
五、放电路径特征辉光放电通常会沿着特定的路径传导，这条路径被称为放电通道。
放电通道的形态和位置取决于电极的形状和排列方式，以及气体的性质和压力。
在辉光放电发生时，放电通道会呈现出明显的亮度和形状变化，如放电通道可能会呈现出分支、弯曲或扩散的形态。
辉光放电具有起始电压和电流特征、辉光颜色和亮度特征、放电形态特征、声音和气味特征以及放电路径特征等独特的特点。
通过对这些特征的观察和分析，可以更好地理解和研究辉光放电现象，为相关领域的应用和发展提供基础和指导。
辉光放电的原理和特点
辉光放电的原理和特点
辉光放电是指当高电压施加在两电极之间时，使气体电离并形成带有辉光的放电现象。
其原理和特点如下：
原理：
1. 电离：当电场强度达到一定程度时，电子可以从原子或分子中获得足够的能量，从而使原子或分子发生电离，形成自由电子和带正电的离子。
2. 加速：在电场的作用下，自由电子受到加速，形成高速电子束。
3. 碰撞电离：高速电子束与气体分子碰撞，导致更多的电离发生。
4. 电荷并重新组合：电子束与正离子重新组合，从而形成带有辉光的电流。
特点：
1. 显著的辉光：辉光放电具有明显的辉光现象，使得放电区域呈现出明亮的光辉，有时还伴随着闪烁或变色。
2. 电场强度高：辉光放电需要较高的电场强度，使得气体达到电离的状态。
3. 电流密度低：辉光放电通常具有较低的电流密度，不会使电极过热或引发火花放电。
4. 稳定性好：辉光放电相对稳定，具有较长的寿命，因为形成的辉光电流可以持续流动。
5. 用途广泛：辉光放电可以应用于灯泡、气体放电显示器、气体激光器、电子显微镜等领域，具有重要的实际应用价值。
辉光放电
E 4 d 2U 4( ) 0 dx2
• 空间复合0
乱向运动为主
无雪崩式电离过程
快电子碰撞电离带电粒子
电子温度 快电子碰撞电离双极性扩散引起 的带电粒子损耗
发光:
• 靠激发原子而不是复合
• 发光强度 I
第五章：辉光放电
5.4 正柱区 : 传导电流
5.1 辉光放电的产生 典型条件： • 电场是均匀的 • 气压适中: 200kPacm>pd>(pd)min ----一般辉光放电：p=4-14kPa ----pd>200kPacm, 弧光或火花放电 • 足够容量的电源(电源电压, 限流电阻): I >mA， Us>Ub
外貌和参量分布
第五章：辉光放电
Ws-e<Ue
或
Ui
激发或电离
• E 很弱 缓慢加速电子
阴极部分
5.2 组成及特性—定性分析 正柱区: 均匀光柱或层状光柱 • 等离子区 n+=n• 正离子速度慢, 电子速度快 电子流 >>正离 子流
正离子和电子的负空间电荷达到平衡
• E: 远小于阴极区(几个数量级) • 当E/p很小时，乱向速度 >>um 阳极区: • 阳极附近负空间电荷 E 阳极位降 • 慢电子 电子速度 激发或电离
f
(E)
B
AeE/ p
p
0
1)阴极区带电粒子的产生 C 与正离子速度无关
和消失
电子和正离子没有空间复合
( E很大 ue 和 u很大)
带电粒子的消失主要在电极上
2) 阴极区带电粒子运动
u KE (仅当E在大范围均匀时才正确)
3) 阴极区电场分布
辉光放电
谢谢观看
简单的辉光放电示意图辉光放电时，在放电管两极电场的作用下，电子和正离子分别向阳极、阴极运动，并 堆积在两极附近形成空间电荷区。因正离子的漂移速度远小于电子，故正离子空间电荷区的电荷密度比电子空间 电荷区大得多，使得整个极间电压几乎全部集中在阴极附近的狭窄区域内。这是辉光放电的显著特征，而且在正 常辉光放电时，两极间电压不随电流变化。
物理原理
辉光放电是种低气压放电(Low pressure discharge)现象,工作压力一般都低于10 mbar,其基本构造是在 封闭的容器内放置两个平行的电极板,利用产生的电子将中性原子或分子激发,而被激发的粒子由激发态降回基态 时会以光的形式释放出能量。
Hale Waihona Puke 放电阶段辉光放电有亚正常辉光和反常辉光两个过渡阶段，放电的整个通道由不同亮度的区间组成，即由阴极表面开 始，依次为：①阿斯通暗区；②阴极光层；③阴极暗区(克鲁克斯暗区)；④负辉光区；⑤法拉第暗区；⑥正柱区; ⑦阳极暗区;⑧阳极光层。其中以负辉光区、法拉第暗区和正柱区为主体。这些光区是空间电离过程及电荷分布所 造成的结果，与气体类别、气体压力、电极材料等因素有关，这些都可以从放电理论上作出解释。辉光放电时， 在两个电极附近聚集了较多的异号空间电荷，因而形成明显的电位降落，分别称为阴极压降和阳极压降。阴极压 降又是电极间电位降落的主要成分，在正常辉光放电时，两极间的电压不随电流变化，即具有稳压的特性。
1933年德国Von Engel首次报道了研究结果，利用冷却的裸电极在大气压氢气和空气中实现了辉光放电，但 它很容易过渡到电弧，并且必须在低气压下点燃，即离不开真空系统。1988年，Kanazawa等人报道了在大气压下 使用氦气获得了稳定的APGD的研究成果，并通过实验总结出了产生APGD要满足的三个条件：（1）激励源频率需 在1kHz以上；（2）需要双介质DBD；（3）必须使用氦气气体。此后，日本的Okazaki、法国的Massines和美国 的Roth研究小组分别采用DBD的方法，用不同频率的电源和介质，在一些气体和气体混合物中宣称实现了大气压 下“APGD”。1992年，Roth小组在5mm氦气间隙实现了APGD，并声称在几个毫米的空气间隙中也实现了APGD,主 要的实验条件为湿度低于15%、气体流速50l/min、频率为3kHz的电源并且和负载阻抗匹配。他们认为“离子捕获” 是实现APGD的关键。Roth等人用离子捕获原理解释APGD，即当所用工作电压频率高到半个周期内可在极板之间捕 获正离子，又不高到使电子也被捕获时，将在气体间隙中留下空间电荷，它们影响下半个周期放电，使所需放电 场强明显降低，有利于产生均匀的APGD。他们在实验室的一台气体放电等离子体实验装置中实现了Ar、He和空气 的“APGD”。1993年Okazaki小组利用金属丝（丝直径0.035mm，325目）电极为PET膜（介质）、频率为50Hz的 电源，在1.
正常辉光放电和异常辉光放电的特征
正常辉光放电和异常辉光放电的特征1.正常辉光放电(1)透明管内光辉的显示。
正常辉光放电的主要特点是管内有明亮的辉光显示。
在辉光放电状态下，气体会发出各种颜色的辉光，如黄色、绿色、橙色等。
(2)放电管两侧发亮。
正常辉光放电时，放电管两侧的电极会发亮，其中一个电极发出的辉光更为明亮，称为主放电电极，另一个电极发出较暗的辉光，称为副放电电极。
(3)放电产生的声音。
正常辉光放电时，会伴随着放电的声音。
辉光放电时，气体分子和原子在电场的作用下发生激发和离解，产生一系列能量和声音。
(4)放电形成的景观。
正常辉光放电时，会产生一系列会聚、分支、扩展、螺旋等形态的景观。
这是由于电场分布的特性和辉光放电过程中激发和离解的微观过程所决定的。
2.异常辉光放电异常辉光放电是指在特定条件下，气体放电形成的一种非正常的放电形态。
它的特征如下：(1)发光颜色非正常。
异常辉光放电发出的光辉表现为非正常颜色，如紫色、青色、红色等。
与正常辉光放电不同的是，其颜色比较明亮且多是较单一的颜色。
(2)放电电流异常。
异常辉光放电时，放电电流较大并且极不稳定。
一般而言，辉光放电过程中是有规律的电流变化，但在异常辉光放电中，电流变化幅度大，可能在很短的时间内产生剧烈的波动。
(3)放电伴随噪音。
异常辉光放电与正常辉光放电一样，也会产生声音。
而与正常辉光放电不同的是，异常辉光放电的声音通常更大、更嘈杂。
这是由于放电过程中产生的电流突变或电弧出现等造成的。
(4)放电形态不规则。
异常辉光放电的形态往往呈现出一些不规则的特征，如分支的辉光放电、电弧等。
这是由于电压、气体组分、电极材料等因素导致的。
总结起来，正常辉光放电和异常辉光放电的特征可以区分为：正常辉光放电显示透明管内光辉、管内两侧电极发光、有声音、放电形成各种景观；而异常辉光放电颜色非正常、电流异常、放电伴随噪音、放电形态不规则。
这两种放电形态的不同特征是由气体组分、电压、电流等因素所决定的。
辉光放电的特征
辉光放电的特征
辉光放电的特征
什么是辉光放电？
辉光放电是一种电离气体放电现象，即在低压情况下，电极间的
气体发生放电现象。
它具有一些独特的特征，以下是辉光放电的主要
特征：
特征一：发出柔和而持久的光线
•辉光放电会产生柔和而持久的光线，呈现出明亮而通透的特点。
•光线的颜色可以根据气体的种类和电压的变化而改变，常见的颜色有蓝色、绿色、橙色等。
特征二：在暗处更加明显
•辉光放电在明亮的环境中很难被观察到，但在暗处，其光线将变得更加明显。
•这是因为辉光放电只会在电压达到一定程度时才能发生，而在暗处，由于外界光线的干扰较少，所以辉光放电更容易
被观察到。
特征三：电极附近有明显的闪光现象
•在辉光放电的过程中，电极附近会产生明显的闪光现象。
•这是因为辉光放电时，电极表面的气体被电离，产生大量自由电子和阳离子，它们在电场的作用下高速运动，撞击气
体分子并引起发光现象。
特征四：伴随着轻微的声音
•辉光放电通常伴随着轻微的声音，类似于电流流动时的嗡嗡声，但音量较小。
•这是因为辉光放电时，气体分子的碰撞产生了震动，导致声音的产生。
特征五：可通过调节电压和气体种类来变化效果
•辉光放电的特征可以通过调节电压和气体种类来改变。
•电压的大小决定了辉光放电的亮度和稳定性，而不同的气体种类则决定了发光的颜色。
结论
辉光放电作为一种特殊的电离现象，具有柔和持久的光线、在暗
处明显、电极附近闪光、伴随轻微声音等特征。
通过调节电压和气体
种类，可以改变辉光放电的效果。
对于研究和应用该现象具有重要意义。
辉光放电的原理及应用
辉光放电的原理及应用1. 引言辉光放电是一种在气体或等离子体中产生可见光的放电现象。
它是一种非常有趣和重要的物理现象，在很多领域都得到了广泛的应用。
本文将介绍辉光放电的原理以及一些常见的应用。
2. 辉光放电的原理辉光放电的原理主要涉及气体分子或原子中的电子激发和退激发过程。
当外加电场作用下，电子获得足够的能量从基态跃迁到激发态，这个过程称为电子激发；而当电子从激发态跃迁回基态时，会释放出能量，在可见光范围产生辉光。
3. 辉光放电的应用3.1 发光装置辉光放电作为一种可见光源，在发光装置中有广泛的应用。
常见的例子包括荧光灯和氖气灯。
荧光灯中的辉光放电通过将电能转化为紫外光，然后由荧光粉转化为可见光。
氖气灯则直接利用氖气的辉光放电产生可见光。
这些发光装置在照明、显示技术等领域发挥着重要的作用。
3.2 电视和显示器在电视和显示器技术中，辉光放电也发挥着重要作用。
在阴极射线管（CRT）技术中，电子通过辉光放电在显像管内激发荧光物质，产生图像。
而在液晶显示器（LCD）技术中，背光源使用白磷辉光灯来提供光源。
3.3 激光器激光器是一种将电能转化为高纯度的单色光的装置，而辉光放电在激光器中也起到了关键的作用。
激光器中的氖气或二氧化碳气体通过辉光放电的方式被激发，产生高能量的光束。
激光器在医疗、通信、测量等领域都有广泛的应用。
3.4 等离子体处理等离子体处理是一种利用辉光放电中的等离子体来处理物体表面的技术。
通过调节辉光放电的参数，可以改变等离子体的性质，从而实现对材料表面的清洗、刻蚀和涂层等处理。
等离子体处理在半导体制造、涂装行业等领域有重要的应用。
3.5 科学研究由于辉光放电的特殊性质，它在科学研究中也得到了广泛的应用。
辉光放电可以用于气体成分的分析，例如质谱仪中的电离源。
它也可以用于材料表面的改性和表征，例如等离子体增强化学气相沉积（PECVD）。
4. 结论辉光放电是一种重要且有趣的物理现象，其原理涉及电子激发和退激发过程。
辉光放电原理
辉光放电原理辉光放电，又称光电子放电或光电子放射，是量子物理中重要的一种放电机制。
它指的是某些物质作用在特定的外场或能量激发下，辐射出（放出）一种叫做“光电子”的粒子，即电子能量会释放出光子的现象，即电子在特定外场或能量激发下，释放能量并转化为光子的现象。
辉光放电的物理原理，归结起来有两个，即杂质的能级和密度的调节，其中，杂质的能级调节是指外场施加于材料内部杂质（重离子或电子、极化颗粒）使其能级发生变化，从而引起辉光放电，密度调节是指杂质能级改变引起材料中激发态位面的变化，从而调节材料的辉光放电特性。
辉光放电是在电学及物理学中最简单最重要的放电机制，它可以引起放电电流，形成等离子态。
辉光放电被广泛应用于宇宙学观测、空间穿越、工业和实验室的研究等等领域，是非常重要的物理学现象之一。
辉光放电的作用是将材料中的激发态位面释放出，从而使激发态位面产生放出光子的现象，材料中的电子在具有特定外场或能量激发下，释放能量并转化为光子。
由此可见，辉光放电是一种量子物理中重要的放电机制，能够调节材料的特性。
特别是在宇宙学观测、工业和实验室的研究中，它起着非常重要的作用，了解它的物理原理和机理对于深入研究辉光放电是十分必要的。
首先，辉光放电的本质是在特定的外场或能量激发下，使材料中的杂质能级发生变化。
具体来说，当外场施加于材料内部杂质（重离子或电子、极化颗粒）使其能级发生变化时，材料中激发态位面也会发生变化，造成辉光放电现象。
其次，辉光放电机制中，光子的辐射方向受到材料状态、晶体结构以及外场等影响。
最后，辉光放电还与材料中杂质密度有关，材料中杂质密度增加，其辉光放电机制也会发生变化。
以上就是辉光放电的物理原理以及它的作用，它起着极其重要的作用，因此研究辉光放电的物理原理和机理显得尤为重要和必要。
进一步的研究将有助于我们更深入地理解辉光放电的机理和作用，并进而发展出更高效的应用。
辉光放电光谱仪原理
辉光放电光谱仪原理一、辉光放电现象与结构辉光放电是一种低压放电现象，将两块平行的电极板放在一个封闭的容器中，利用产生的电子激发中性原子或分子。
在辉光放电中，电子通过电场加速，然后与中性原子或分子碰撞，激发它们到更高的能级。
当受激粒子从受激态落到基态时，它们将以光的形式释放能量，产生明亮的辉光。
辉光放电结构主要由两个平行电极组成，通常称为阴极和阳极。
在两个电极之间施加电压，以产生电场并驱动电子流动。
在辉光放电过程中，阴极附近的电子被加速，并与阳极之间的气体分子碰撞，将它们激发到较高的能级。
当这些分子回到基态时，它们会发出特定波长的光。
二、工作原理与特点辉光放电光谱仪的工作原理主要是通过辉光放电产生电子，利用电场加速电子并与中性原子或分子碰撞，激发它们到较高的能级。
当这些受激粒子回到基态时，它们会发出特定波长的光，通过光谱仪进行分析和测量。
辉光放电光谱仪具有以下特点：1. 可以直接分析固体样品，无需将样品转化为溶液或气态。
2. 具有较高的灵敏度和较低的检测限，可以检测到低浓度的元素。
3. 可以同时分析多种元素，具有较高的分析速度。
4. 适用于各种材料的分析，包括金属、合金、半导体等。
三、光谱法应用辉光放电光谱法是一种光谱分析方法，通过辉光放电产生的光来进行分析和测量。
与传统的光谱法相比，辉光放电光谱法具有更高的灵敏度和较低的检测限，可以检测到低浓度的元素。
此外，辉光放电光谱法还可以用于研究材料的物理和化学性质，例如电子结构、化学键、分子结构等。
四、分析技术优势辉光放电光谱仪的分析技术优势主要包括：1. 无需将样品转化为溶液或气态，可以直接分析固体样品。
2. 具有较高的灵敏度和较低的检测限，可以检测到低浓度的元素。
3. 可以同时分析多种元素，具有较高的分析速度。
4. 适用于各种材料的分析，包括金属、合金、半导体等。
5. 对于某些元素，例如碳和氮，辉光放电光谱法比其他分析技术更具优势。
五、工作原理流程辉光放电光谱仪的工作原理流程如下：1. 将固体样品放置在两个平行电极之间。
辉光放电的特征(一)
辉光放电的特征(一)辉光放电的特征引言辉光放电是一种具有特殊光电效应的物理现象。
它在广泛的领域都有应用，如荧光灯、激光器等。
本文将介绍辉光放电的特征。
特征概述辉光放电具有以下特征：•发光颜色：–取决于放电气体，可以是蓝色、橙色、绿色等多种颜色。
–不同颜色的辉光放电，对应着不同的能级跃迁。
•线状发光：–辉光放电通常以线状或薄膜状的形式出现。
–这是因为放电通道受到电场的限制，导致电子沿着一条特定的轨迹运动。
•发光强度：–辉光放电的发光强度通常比普通灯光要弱。
–发光强度取决于放电电压和气体浓度等因素。
•闪烁：–辉光放电有时会出现闪烁现象。
–闪烁的原因可以是气体中含有不稳定的杂质或电场强度的变化。
•束流效应：–在辉光放电过程中，电子束会从阴极向阳极流动。
–电子束的流动可以产生高速电子撞击气体分子，激发出更多的辉光。
应用领域辉光放电作为一种重要的物理现象，具有很多应用：1.荧光显示器：–在荧光显示器中，辉光放电用于激发荧光粉发光，显示出图像和文字。
2.激光器：–辉光放电可以激发激光介质中的原子或分子，产生激光。
3.紫外线杀菌：–辉光放电可以产生紫外线，用于杀灭空气中的细菌和病菌。
4.汽车照明：–辉光放电的特殊发光效果被应用在汽车仪表盘的照明上，提高了驾驶安全性。
结论辉光放电作为一种特殊的光电效应，具有明显的特征，可以在很多领域得到应用。
研究辉光放电的特征，有助于进一步挖掘其潜力，创造更多的应用价值。
辉光放电的特征引言辉光放电是一种具有特殊光电效应的物理现象。
它在广泛的领域都有应用，如荧光灯、激光器等。
本文将介绍辉光放电的特征。
特征概述辉光放电具有以下特征：1.发光颜色–取决于放电气体，可以是蓝色、橙色、绿色等多种颜色。
–不同颜色的辉光放电，对应着不同的能级跃迁。
2.线状发光–辉光放电通常以线状或薄膜状的形式出现。
–这是因为放电通道受到电场的限制，导致电子沿着一条特定的轨迹运动。
3.发光强度–辉光放电的发光强度通常比普通灯光要弱。
第5章-辉光放电
(CGSE) (V -1 )
(A -1 )
--符合相似律 --适用于任何气体，任何阴极 右支—反常辉光放电 H点—正常辉光放电 左支—过渡区
第五章：辉光放电
5.3 阴极位降区 正常辉光放电 ---反常辉光放电阴极区的分析 • 最小值 ---Umin 左支----- jC UC : 局部: jC UC jC 总体: UC =C n + jC UC 空间电荷, jC jtotal UR UC jC较小的其它部分，电子雪崩 +SC 或 jC 放电不能维持 因此，放电集中到阴极表面的一部分
第五章：辉光放电
5.1 辉光放电的产生 典型条件： • 电场是均匀的 • 气压适中: 200kPacm>pd>(pd)min ----一般辉光放电：p=4-14kPa ----pd>200kPacm, 弧光或火花放电 • 足够容量的电源(电源电压, 限流电阻): I >mA， Us>Ub
外貌和参量分布
第五章：辉光放电
5.5 各种类型的辉光放电 正常辉光放电 • Ua和j=C 以及 AI 过渡区 • 径向扩散 带电粒子损耗 阴极电流密度j 发光 • Ua 维持放电 反常辉光放电 • j Ua 能量损失(阴极区) 阴极区厚度 ER 阴极溅射
---快电子+中性粒子足够的电离 补偿带电粒子在管壁上的消失
kT e
1
eU i
ln(0.038 pU i R
1 Te ln( pR)
M) 4m
电流密度很小(j<10-4A/cm2): 带电粒子密度小, 管壁损耗为主
损耗E轴向,
j E轴向
辉光放电原理
辉光放电原理
辉光放电是一种电现象，通常在气体介质中发生。
它的原理是在高压电场作用下，电子被加速，与气体分子碰撞，并使得能级发生变化。
当电子回到基态能级时，会释放出能量。
当释放的能量大到足以激发其他气体分子时，电子碰撞传递能量并引发了更多的电子碰撞，从而形成了电流或电弧，即辉光。
通过辉光放电，气体中的电子被激发到高能级，而后返回低能级时释放出能量，这种能量以可见光或紫外线的形式表现出来。
辉光放电主要由正、负极之间的电场强度、气体种类和压力以及电源电压等因素所影响。
当电场强度达到了气体的击穿电场强度时，辉光放电会出现。
辉光放电在许多领域有广泛应用，例如荧光灯、气体放电管、等离子体面板和激光器等。
在荧光灯中，辉光放电的能量激发荧光粉，使其发出可见光。
而在气体放电管中，辉光放电产生的可见光与气体放电管内壁镀有荧光粉的区域相互作用，产生了不同颜色的光。
总之，辉光放电的原理是通过电子在高压电场的作用下激发气体分子的能级变化，电子返回基态能级时释放出能量形成可见光。
这种现象在日常生活和科学研究中有广泛的应用。
辉光放电热处理
辉光放电热处理
辉光放电热处理是一种常见的金属表面处理方法，通过在真空或气氛中施加高频电压，使电极之间产生辉光放电现象，从而将金属表面加热至高温，并进行淬火或退火处理。
这种热处理方法在金属材料的强度、硬度、耐腐蚀性等方面起到重要作用。
辉光放电热处理的原理是利用电离气体放电的能量来加热金属表面，通过电极之间的弧光放电产生高温。
放电过程中，电极上的金属材料会迅速加热，达到高温后，再通过冷却介质的作用进行淬火或退火处理。
这种方法具有加热速度快、能量利用高、加热均匀等优点。
辉光放电热处理广泛应用于金属材料的表面改性和性能提升。
例如，在航空航天、汽车制造、电子设备等领域，通过辉光放电热处理可以提高金属材料的硬度和强度，增强其耐磨性和耐腐蚀性。
此外，辉光放电热处理还可以改善金属材料的内部结构，提高其晶粒度和组织均匀性，从而提高材料的力学性能和工作寿命。
辉光放电热处理的过程中，需要控制电压、电流和放电时间等参数，以确保金属材料得到适当的加热和冷却。
同时，也需要选择合适的冷却介质和冷却速度，以避免材料产生裂纹或变形。
因此，在实际应用中，需要根据具体情况进行工艺设计和参数优化，以达到最佳的处理效果。
辉光放电热处理是一种重要的金属表面处理方法，通过利用电离气
体放电的能量来加热金属材料，可以改善材料的力学性能和耐腐蚀性。
在实际应用中，需要根据具体情况进行工艺设计和参数优化，以确保处理效果的准确和稳定。
辉光放电热处理的广泛应用，为各个领域的金属材料提供了可靠的表面改性方法，推动了材料科学的发展。
辉光放电名词解释
辉光放电名词解释1. 什么是辉光放电？辉光放电是一种在低压气体中产生的电流放电现象。
当在两个电极之间施加足够的电压时，气体会发生离子化，形成带正负电荷的离子。
这些离子在电场的作用下会发生运动，并与其他气体分子碰撞，从而产生辐射。
辉光放电可以分为正常辉光放电和非正常辉光放电两种形式。
正常辉光放电通常发生在低压下，气体中的离子和自由电子相遇后发生复合，产生能量并且释放出可见光。
非正常辉光放电则是指在高压或特殊条件下发生的放电现象。
2. 辉光放电的机制辉光放电的机制主要包括以下几个过程：(1) 离子化当施加足够高的电压时，两个电极之间的气体分子会被强大的电场力撕裂成带有正负电荷的离子。
这个过程称为离子化。
(2) 运动与碰撞离子在电场的作用下开始运动，并与其他气体分子发生碰撞。
这些碰撞会导致离子的能量增加。
(3) 辐射产生当离子与其他气体分子碰撞时，它们会释放出部分能量并转移给气体分子。
这些能量会被气体分子吸收，使它们处于激发态。
当激发态的气体分子回到基态时，会释放出光线。
这个过程称为辐射。
(4) 复合在辉光放电过程中，离子和自由电子会相遇并发生复合。
这个过程会释放出更多的能量，并且产生更多的光线。
3. 辉光放电的应用辉光放电具有许多实际应用，以下是其中几个常见的应用领域：(1) 照明辉光放电可以被用于制造照明设备，如荧光灯和氖灯。
荧光灯通过在玻璃管内填充汞蒸汽和稀有气体来产生辉光放电。
当电流通过荧光灯时，汞蒸汽中的原子被激发并发出紫外线。
紫外线照射到荧光粉上时，荧光粉会发出可见光，从而实现照明效果。
(2) 显示技术辉光放电也被广泛应用于各种显示技术中。
等离子显示器（Plasma Display Panel，简称PDP）利用辉光放电来产生可见光和图像。
在PDP中，每个像素都包含一个微小的氖气放电通道。
当电流通过通道时，氖气会发生辉光放电并产生可见光。
(3) 气体传感器辉光放电还可以用于气体传感器的制造。
辉光放电
辉光放电（Glow discharge）辉光放电是放电等离子体中最常见的一种放电形式，应用也最广泛。
比如，一般的气体激光器（He-Ne 激光器、CO2激光器等）、常用光源（荧光灯）、空心阴极光谱灯等。
同时辉光放电也是放电形式中放电最稳定的放电形式，所以有必要对辉光放电进行较为详细的讨论。
§6.1 辉光放电的产生及典型条件最简单的辉光放电的结构如图6.1（a）。
调节电源电压E或限流电阻R，就会得到如图6.1（b）的V-A特性曲线。
管电压U调节到等于着火电压U b时，放电管内就会从非自持放电过渡到自持放电，此时，放电电流I会继续增大，管压降U下降，进入辉光放电区。
放电管发出明亮的辉光，其颜色由放电气体决定。
限流电阻R应比较大，以保证放电稳定在辉光放电区。
如果限流电阻R很小，放电很容易进入弧光放电区。
辉光放电的特点：比较高的放电管电压U(几百~几千V)，小的电流I（mA量级）；弧光放电的特点：很低的放电电压U（几十V），大电流放电I（A量级甚至更大）。
辉光放电的典型条件：①放电间隙中的电场分布比较均匀，至少没有很大的不均匀性；例如He-Ne激光器的放电管内电场近似均匀。
②放电管内气体压强不是很高，要求满足（Pd）Ubmin＜Pd＜200Kpa cm（巴邢曲线的右支），d---放电管内电极间距，（Pd）Ubmin--巴邢曲线最低点U bmin对应的Pd值。
一般P=4Pa~14Kpa时，可出现正常辉光放电，而Pd＞200Kpa cm时，非自持放电通常会过渡到火花放电或丝状放电；③放电回路中的电源电压和限流电阻准许放电管的放电电流工作在mA量级，且电源电压应高于着火电压U b，否则不能起辉。
§6.2 辉光放电的组成区域和基本特征对于一对平行平板放电电极，典型的辉光放电外貌如图6.2(a)。
从阿斯顿暗区到负辉区称为阴极位降区或阴极区。
下面对各放电区一一进行介绍。
1、阿斯顿暗区（Aston Dark Space）：它是仅靠阴极的一层很薄的暗区，是有Aston首先在H2、He、Ne放电中观察到的放电暗区，所以称为阿斯顿暗区。
辉光放电求实验报告
一、实验目的1. 了解辉光放电的基本原理和现象。
2. 掌握辉光放电实验的基本操作步骤。
3. 通过实验，观察和分析辉光放电的特点。
二、实验原理辉光放电是气体放电的一种形式，当气体受到足够高的电压时，气体中的分子和原子会被激发，产生辉光。
辉光放电现象主要发生在低气压和高压条件下，其原理如下：1. 气体分子和原子在电场作用下，受到能量足够高的电子碰撞，发生电离。
2. 电离产生的电子和离子在电场作用下，加速运动，与气体分子和原子发生碰撞，进一步电离。
3. 电离产生的电子和离子在运动过程中，与气体分子和原子发生复合，释放出能量，产生辉光。
三、实验仪器与材料1. 辉光放电管：用于产生辉光放电现象。
2. 电源：提供高压电源。
3. 电流表：测量放电电流。
4. 电压表：测量放电电压。
5. 镇流器：稳定放电电压。
6. 真空泵：抽取气体，降低气压。
7. 氩气瓶：提供实验气体。
四、实验步骤1. 将辉光放电管与电源连接，并接入电流表和电压表。
2. 将辉光放电管内的气体抽取至低气压状态（约几十帕斯卡）。
3. 调节电源，使电压逐渐升高，观察辉光放电现象。
4. 记录放电电流和电压值，观察辉光放电的特点。
5. 改变气体种类或气压，重复实验步骤，观察不同条件下辉光放电现象的变化。
五、实验结果与分析1. 当电压升高到一定值时，辉光放电现象出现，放电电流逐渐增大。
2. 随着电压的进一步升高，辉光放电区域逐渐扩大，辉光颜色由淡蓝色变为白色。
3. 改变气体种类或气压，发现氩气在低气压下更容易产生辉光放电，且放电区域较大。
4. 当气压降低到一定程度时，辉光放电现象消失。
六、实验结论1. 辉光放电现象是气体在高电压作用下，发生电离和复合，产生辉光的过程。
2. 辉光放电现象与气体种类和气压有关，低气压下更容易产生辉光放电。
3. 通过实验，掌握了辉光放电实验的基本操作步骤，观察和分析了辉光放电的特点。
七、实验注意事项1. 实验过程中，注意安全，避免高压电击。
辉光放电的特征范文
辉光放电的特征范文辉光放电是一种在气体中观察到的放电现象，具有独特的几个特征。
下面将介绍辉光放电的特征，并说明其在不同条件下的变化。
1.光辉特征：辉光放电具有辉光现象，呈现出光亮的特征。
辉光放电的颜色可以因气体成分不同而有所区别，例如氮气中的辉光为紫色，氩气中的辉光为蓝色。
辉光强度取决于放电电流和电压的大小，强电流和高电压会导致辉光更加明亮。
2.电压特征：辉光放电的特征之一是需要一定的电压来维持。
当电压升高到临界值时，放电才能发生。
这个临界电压取决于气体种类和放电环境条件。
在低压条件下，气体辉光放电通常需要数千伏的电压，而在大气压力下，辉光放电仅需要数百伏的电压。
3.显露特征：辉光放电在气体介质中呈现出一系列显露特征。
这些特征包括暗电流阶段、启动阶段、正常放电阶段和打火阶段等。
辉光放电的暗电流阶段是在较低电压条件下，气体中的电子开始加速。
启动阶段是在辉光放电初期，电压逐渐升高，电子与气体分子发生碰撞，产生新的电子和离子。
正常放电阶段是电子与离子之间的复杂相互作用过程。
打火阶段是当电压超过临界值，辉光放电开始产生的过程。
4.形态特征：辉光放电通常呈现出放电通道的特征，这称为辉光通道。
辉光通道可以是直线的，也可以是呈弧形或环形的。
通道的形状取决于电极的排列方式、电压大小和气体条件等因素。
辉光通道的宽度也会随着电流和电压的增加而变化。
5.电流特征：辉光放电通常伴随着电流的流动。
电流的大小与放电电压和气体种类有关。
在辉光放电时，电流可以是连续的或脉冲的。
在脉冲辉光放电中，电流的脉冲周期和脉冲宽度会受到控制，并且可以通过调控电压和气体压力来改变电流的强度。
6.断裂特征：辉光放电的一个显著特征是其放电路径会发生断裂。
断裂通常是由于电子的能量耗尽或物质的不稳定造成的。
断裂的位置会在辉光放电通道内部不断变化，导致辉光放电的瞬间闪烁。
总结起来，辉光放电的特征包括光辉、电压、显露、形态、电流和断裂等几个方面。
这些特征得到了广泛的研究和应用，例如在发光器件、放电管和激光装置中的应用。
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λD = (
kTe∑ 0 1/ 2 ) nee 2
κi + κe ωi = ( ne 2 ) 1/ 2 mi∑ 0
ne 2 1/ 2 等离子体振荡 ωe = ( meε 0 ) ≈ 9000 n ( Hz )
(for the typical DC glow discharge plasma, e is in Gigahertz order while i is in megahertz order)
射频辉光放电的特点
击穿电压低，放电气压低，放电 易自持，电极可以放在放电室外 面等。
实际用于气体放电的射频源频率统一 为13.56 MHz，以避免干扰正常通讯。
射频辉光放电>射频电极的自偏压（产生过程一）
t=0
Vb Η -1000 V，
C‘
t = 0 时，Va = -1000 V, ∵ C >> C‘, Vb Η Va，气体击穿放电。
电流密度
直流辉光放电>放电区的结构和分布>Faraday暗区 暗区
与负辉区相比，该区电子和 离子密度较小，电场很弱，激发 和复合的几率都比较小。
电流密度
直流辉光放电>放电区的结构和分布>正柱区
正柱区电子和离子浓度相等， 接近理想等离子体。
电流密度
直流辉光放电>放电区的结构和分布>阳极区
阳极区包括阳极暗区和阳极 辉区。阳极暗区实质上是阳极与 正柱区等离子体间的鞘层；阳极 辉区由阳极加速电子引起激发和 电离而产生。
射频辉光放电>交流放电的一般规律
临界频率f1和f2 (f1<f2)
f1和f2 (f1 < f2) 分别相应于离子和电子到达电极所需时间。f > f1 时，电极间 存在正空间电荷，对电离起增强作用，击穿电压比直流时低； f > f2 时，电子随 电压的交替在电极间振荡，与气体分子碰撞的几率增加，击穿电压降低。
射频辉光放电>射频电极的自偏压（产生过程二）
0 < t < T/2
Vb
-800 V，
+++
C‘
0 < t < T/2 区间， 由于离子运动慢，C 充电速度不高，Vb 缓慢升至 -800 V, 相 应地 Vb – Va = 200 V
射频辉光放电>射频电极的自偏压（产生过程三）
Va = 1000 V，
t = T/2
Vb = 1200 V，
C‘
t = T/2 时，Va 跳变为 +1000 V, 由于 C 上存有 –200 V电压（下正上负）, Vb = 1200 V。
射频辉光放电>射频电极的自偏压（产生过程四）
T/2 < t < T
Vb
+100 V，
eee
C‘
T/2 < t < T 区间， 电子迅速中和C 上正电荷，Vb 快速下降至 +100 V， 相应地 Vb – Va = -900 V。
气体放电的分类
பைடு நூலகம்
击穿电压
无规则脉冲电流
气体的击穿—帕邢定律
Vs =
BPd APd ) ln( 1 ln
γ
上式称为帕邢定律， 表示击穿电压 Vs 是气压 P 与极间距离 d 乘积的函 数。其中A和B为常数，γ 表示一个正离子撞击阴极 表面时平均从阴极表面逸 出的电子数目（二次电子 发射）。 图示为实验测得的曲线。注意对应不同 Pd，Vs 有一极小值。
Electrons within this plasma are constantly being repelled when approaching the hollow cathode walls : An oscillatory motion of the electrons results yielding greatly improved ionization rates and thereby higher plasma densities
电流密度
直流辉光放电>放电区的结构和分布>短间隙放电
极间距离缩短时，正柱区和 法拉第暗区将缩短直至消失，而 阴极暗区和负辉区不受影响，这 种情况称为短间隙辉光放电。
直流辉光放电>放电区的结构和分布>brief summary
阴极区：阴极与a之间，这里有很大 的电场强度。 负辉区：ab之间，这里电离和激发主 要是由在阴极位降加速下的 快速电子碰撞气体原子而引 起的 法拉第暗区：bc之间，这里电子的能 量太低，不足以激发气体原 子，在ac间的电子流主要是 扩散性电子流。 正柱区： cd之间，这里电场强度为常 数。 阳极区：阳极附近的发光区及阳极鞘 层。 最后三个部分可以不存在。
射频辉光放电>射频电极的自偏压（产生过程五）
V阿 Η -1000 V，
t=T
Vb Η -1900 V，
C‘
t = T 时，Va跳变为 -1000 V，由于 C 上存有 900 V电压（上正下负）, Vb = -1900 V。
如上所示每经历一周期， Va都将更负一些。到若干周期以后，电压波形趋于稳定，整体向负 电位偏移而产生负的直流分量，即负的自偏压。
*徐学基等，气体放电物理，复旦大学出版社。
射频辉光放电>交流放电的一般规律
电压频率与放电行为的关系
100 ~ 104 Hz 每个半周期都经历一次击穿、维持和熄火的过程，放电不连续，相当于正负电 极交替的直流放电 ~ 1 MHz 极性变换的连续放电 1 ~ 100 MHz 电子在放电空间不断来回运动，增加了与气体分子碰撞的次数，使电离能力显 著提高，击穿电压明显降低，放电比直流条件下更易自持。 由于射频下放电由电子在放电空间的往复运动碰撞电离引起，电极上的 过程 变得不重要，因此电极可以放在放电室外面。
直流辉光放电与射频辉光放电 DC and RF glow discharges
By WenQi LU 9/19/2005
Contents in last lecture
等离子体及其温度 (for cold plasma, the temperatures are different for ions, electrons and neutral particals) 德拜屏蔽，鞘层，德拜长度 Bohm鞘层判据 u (0) > ( kTe )1/ 2 双极性扩散 Dd =
射频辉光放电>射频电极的自偏压（六）
实用中采用的正弦波电压及所产生 的直流自偏压。
summary
气体放电的伏安特性与分类 气体的击穿电压与气压的关系—帕邢定律 直流辉光放电 （放电区结构和分布、放电过程，空心阴极放电） 射频辉光放电 （射频放电的特点、自偏压的产生）
Appendix: 弹性碰撞界面与电子速度的关系
直流辉光放电>放电的损耗过程
直流辉光放电>空心阴极放电*
A为环形阳极，C1和C2为阴极。若C1和 C2间的距离d缩短到一定长度时，两个 负辉区合并在一起，发生空心阴极放电 现。 特点：对比正常辉光放电，阴极位降变 化条件下，电流密度大大提高，阴极溅 射强烈。负辉区中电子能量分布非常适 于激励金属蒸气离子激光系统。
直流辉光放电>放电区的结构和分布>阴极区
阳极暗区
阴极区由Aston暗区， 阴极辉区和阴极暗区（或 称克罗克斯暗区）三部分 组成。极间电压大部分加 在这里，电子被加速与气 体原子碰撞，使原子激发 或电离。
电流密度
直流辉光放电>放电区的结构和分布>负辉区
负辉区是电极间发光最强的 区域，阴极出发的电子到达这里 时大部分已经因碰撞损失了能量， 而阴极暗区中电离的低速电子也 进入该区，形成负空间电荷区。 电子速度的减慢加大了激发与复 合的几率，使发光特别强。
不同频率下击穿电压与气体压力的关系
关于第二极小值的解释 气压降低时电子振幅增加，使一些电 子跑上电极，这些电子的损失只能靠 提高电场强度和电离率来补偿，以维 持气体击穿。提高频率时，第二极小 值向低气压处移动。
射频辉光放电>射频辉光放电的特点
采用射频电压的必要性
利用辉光放电等离子体进行溅射、刻 蚀或沉积时，电极上经常会有绝缘覆 盖层存在，因此利用直流不能实现持 续放电。