Физические процессы в газовой плазме

Механизм образования газоразрядной плазмы состоит в том, что при некоторой напряженности электрического поля Е, электрон на средней длине свободного пробега λ приобретет кинетическую энергию

где U - падение потенциала на средней длине свободного пробега.

В результате различного рода соударений с атомами электроны передают им энергию.

1. Если кинетическая энергия электрона равна или больше энергии ионизации молекул газа, то в результате ударной ионизации в газе появляются дополнительные ион и электрон.

2. Если кинетическая энергия электрона меньше энергии ионизации молекул газа, то при столкновении с нейтральными молекулами (атомами) он испытывает либо упругое столкновение, либо приводит их в возбужденное состояние.

3. Возбужденная молекула (атом) переходя в стационарное состояние, испускает квант э.м. волны (фотон), энергия которого

Энергетические уровни, с которых возможен прямой переход электрона в стационарное состояние называются резонансными. Время жизни атомов в возбужденном состоянии τ ≈ 10^-8 с.

4. Неупругие соударения, приводящие к увеличению внутренней энергии частиц, (без излучения кванта) называется соударением первого рода.

5. Соударение частиц с метастабильными атомами, сопровождаю-щееся изменением только внутренней энергии частиц (без излучения фотона), называют соударениями второго рода. Время жизни метастабильных атомов в возбужденном состоянии τ ≈ 10^-3 с.

6. Фотон, поглощаемый какой-нибудь из молекул газа, может ионизиро-вать ее; такого рода ионизация называется фотонной ионизацией.

7. При зажигании ЛЛ кратковременно накаляют нить накала, покрытую оксидным слоем, которая интенсивно излучает термоэлектроны.

8. Кроме того, фотон, падающий на отрицательно заряженный электрод (катод) может выбить из него электрон (внешний фотоэффект), который затем вызовет ударную ионизацию нейтральной молекулы, либо возбудит ее.

9. Положительные ионы также играют важную роль в газоразрядной плазме. Кроме ионизации и возбуждения нейтральных молекул (атомов), они выбивают из катода электроны (вторичная эмиссия электронов).

10. Свечение газа в газоразрядной трубке, при протекании в ней тока, называется электролюминесценцией, а свечение люминофора под действием фотонов - фотолюминесценцией.

11. Энергия фотонов, излучаемых люминофором, используемых в люминесцентных лампах, всегда меньше энергии возбуждения.