Виды ионизации

Однако не только за счёт ударной ионизации в газовом промежутке возникают ионы и электроны. Есть и другие источники заряженных частиц.

Фотоионизация – ионизация в результате поглощения молекулой квантов лучистой энергии т.е. фотонов. Энергия фотона

где n - частота излучения, 1/с;

h - постоянная Планка, равная 4, 13 • 10^-8 эВ*с.

Условия ионизации и возбуждения выражаются формулами:

и (1.5)

Как видно из формулы, повышение частоты увеличивает способность фотона к ионизации. Наибольшей ионизирующей способностью обладают космические лучи, g - излучение радиоактивного распада, рентгеновские и ультрафиолетовые лучи.

В газовом разряде источником фотонов, способных к ионизации, слу­жат не только внешние ионизаторы, а и сами молекулы газа. В возбуждён­ной молекуле электрон, смещённый на временную орбиту, удерживается на ней порядка 10^-10,.., 10^-8 с, а затем возвращается на устойчивую орбиту. При этом излучается фотон, который способен вызвать фотоионизацию нейтральных или возбуждённых частиц.

Термоионизация. Температура есть мера кинетической энергии хао-тического (теплового) движения молекул и свободных электронов в газе. Величина этой энергии определяется для молекулы выражением

W= 3/2 * k*Т, (1.6)

где k – постоянная Больцмана, равная 0, 86 • 10^-4эВ/ ° К;

Т – температура, ° К.

Очевидно, что при достаточно высокой температуре становится возмож­ной ионизация в результате столкновения электронов с молекулами.

Процесс термоионизации играет решающую роль в столбе электрической дуги, температура которого составляет от 4000 до 15000°К.

Поверхностная ионизация – это эффект испускания из электродов сво­бодных электронов. Для выхода из металла (преодоления потенциального барьера) электроны должны получить энергию, достаточную для выхода (энергия поверхностной ионизации). Эта энергия для всех металлов значительно ниже энергии ионизации и возбуждения молекул газов. Поверхностная ионизация может иметь различные формы:

- поверхностная ударная ионизация происходит под действием бомбарди­ровки поверхности катода положительными ионами, ускоренными в электр. Поле.

- термическая эмиссия электронов из катода – происходит за счёт нагрева (широко применяется в электронных лампах).

- поверхностная фотоионизация (фотоэлектронная эмиссия) происходит при падении на поверхность катода фотонов достаточной энергии.

- автоэлектронная эмиссия заключается в том, что электроны под действи­ем сил эл. поля вырываются из катода. Это возможно, если напряжённость поля вблизи катода составляет порядка10⁶В/см.

Наряду с процессами ионизации в газовом промежутке происходит рекомбинация – взаимная компенсация зарядов частиц. Возможны различные виды рекомбинации:

- электронно – ионная;

- ионная.

В результате рекомбинации выделяется энергия в виде фотонов, которые также могут создавать вторичные электроны.