Процесс газового усиления при несамостоятельном темном разряде, являющийся следствием развития электронных лавин, описывается уравнением

где - ток на анод с учетом газового усиления; - ток электронов с катода под действием внешнего фактора; - расстояние между катодом и анодом; - коэффициент объемной ионизации (число ионизации, производимых электроном на 1 м пути).

Коэффициент является функцией напряженности поля Е. Поэтому формула справедлива в условиях линейного распределения потенциала между электродами. При неоднородном поле

При учете процесса вторичной электронной эмиссии из катода под действием бомбардировки его ионами для однородного поля

где - коэффициент вторичной эмиссии катода под действием ионной бомбардировки.

Значения приведены в разделе.

Как показывают теоретический анализ и данные экспериментов, является функцией отношения . Значения для инертных газов приведены на рис. 3-22.

Рис. 3.22

При стационарном самостоятельном разряде не требуется выхода электронов из катода под действием внешнего ионизатора, т. е. ток в уравнении газового усиления при должен иметь конечное значение. Это приводит к условию самостоятельности разряда, полученному Таунсендом:

Физический смысл этого условия заключается в том, что электрон, вылетающий из катода, должен на своем пути к аноду создать такое число положительных ионов, которым можно выбить из катода по крайней мере один электрон.

Поскольку

и при равномерном поле

напряжение зажигания самостоятельного разряда является функцией произведения давления газа и расстояния между электродами . Графически зависимость дается характеристиками зажигания самостоятельного разряда ("кривые Пашена"). Такие характеристики для разных газов и различных материалов электродов приведены на рис. 3-23.

Рис. 3.23

В табл. 3-15 для некоторых газов и материалов электродов приведены значения и соответствующие им значения .

Таблица 3-15

Минимальные потенциалы зажигания и соответствующие им значения для некоторых газов

Газ

Материал катода

Не

Ne

Аr

N2

О2

Воздух

Н2

Hg

Hg

Hg

Na

Fe

Fe

Fe

Fe

Fe

Fe

Pt

W

Fe

Hg

Fe

150

244

265

275

450

330

295

425

520

330

335

3,32

4,0

2,0

1,0

0,933

0,76

1,66

2,4

2,67

-

0,053

На рис. 3-24 приведены левые ветви кривых зажигания разряда, а на рис. 3-25 - правые ветви кривых для ряда газов, используемых в промышленных ионных приборах.

Рис. 3-24. Левые ветви кривых возникновения разряда в некоторых газах.

Рис. 3-25. Правые ветви кривых возникновения разряда в некоторых газах.

Относительный коэффициент ионизации в функции отношения напряженности поля к давлению газа

Зависимость напряжения зажигания самостоятельного разряда от произведения давления газа на расстояние между электродами

Дополнительно по теме

Термоэлектронная эмиссия металлов

Термоэлектронная эмиссия оксидного катода

Электростатическая электронная эмиссия

Фотоэлектронная эмиссия

Вторичная электронная эмиссия

Электронная эмиссия

Прохождение тока в вакууме

Столкновение электронов

Движение электронов

Виды электрического разряда

Темный разряд

Тлеющий разряд

Дуговой разряд

Газовая плазма

Коронный, искровой и высокочастотные разряды