Электрические разряды в газах при низких давлениях

Ирвинг Лэнгмюр

Доклад, прочитанный на Международном электротехническом конгрессе в Париже в 1932 г. Перевод О. Гвоздовера. ОБЗОР СОДЕРЖАНИЯ СТАТЬИ Анализ поведения электронов и положительных ионов, находящихся в относительно большой количестве в газе при низком давлении, показывает, что многие основные свойства электрического разряда можно объяснить, зная их движение.
Мы исследуем распределение потенциала, вызванное током, образованным носителями зарядов одного знака. Когда ток образуется положительными ионами рассматриваются два случая: случай испускания ионов эмитирующей поверхностью и случай равномерного образования ионов между электродами. В последнем случае, когда ионы образуются в большом количестве, потенциал имеет максимум, в котором скопляются медленные электроны. В результате появляется область, называемая плазмой, где поле почти отсутствует. Плазма обладает свойствами резко отличными от областей с сильными полями, называемыми слоями, которые покрывают электроды и стенки трубки.
Движение электронов в плазме рассматривается как тепловое движение, соответствующее температуре Т_с. Благодаря такому тепловому движению электроны могут преодолевать небольшие замедляющие поля, величина которых определяется по уравнению Больцмана. Это движение заставляет электроны двигаться от центра плазмы к ее границе, пока разница в плотностях электронов между центром и границей не вызовет появления разности потенциалов порядка доли вольта, под влиянием которой положительные ионы начнут двигаться к стенкам.
Движение положительных ионов в плазме можно грубо считать соответствующим температуре Т_p = Т_e/2. При разряде в парах ртути плотность тока положительных ионов I_p оказалась равной 1/411 плотности тока электронов Т_e, что вполне согласуется с теорией.
Мы исследуем свойства слоев и дадим способ вычисления падения потенциала в слое, покрывающем стеклянные станки разрядной трубки. При помощи слоя положительных ионов и слоя электронов, покрывающих в зависимости от потенциала зонд, находящийся в разряде, можно измерить Т_e, Т_p, I_e и плотность электронов n_с.
Далее излагается теория положительного столба, согласно которой свойства столба определяются по следующим уравнениям: 1) уравнение равновесия плазмы, 2) уравнение тока ионов, 3) уравнение образования ионов, 4) уравнение подвижности, 5) уравнение баланса энергии. Некоторые наблюдаемые на опыте свойства положительного столба объясняются на основании предположения, что отношение направленного тока к беспорядочному имеет определенное значение при заданных условиях и что это отношение постоянно вдоль разряда.

Выпуски

/

1933

/

Февраль

← →

Электрические разряды в газах при низких давлениях