которые либо просто собираются на электродах (ионизационные камеры) , либо размножаются в газовом промежутке и затем уже собираются на электродах (пропорциональные счетчики, счетчики Гейгера-Мюллера) .

Широкое применение в современной радиоэлектронике нашли приборы тлеющего разряда и в особенности индикаторы тлеющего разряда. Их распространение обусловлено малой потребляемой электрической мощностью и высоким коэффициентом преобразования электрической энергии в световую, а также некоторыми функциональными свойствами тлеющего разряда - возможностями запоминания и адресации информации по индикаторному полю прибора с помощью весьма простых схем управления.

Поскольку дуговой разряд происходит при сравнительно больших токах, основанные на нем приборы применяются для преобразования одного вида электрической энергии в другой (переменного тока в постоянный, постоянного тока в переменный, постоянного тока в импульсный) . В приборах этой группы часто используются вентильные свойства газоразрядного промежутка, обусловленные тем, что катод эмиттирует намного больше электронов, чем анод. Преобразовательные приборы дугового разряда разделяются на две подгруппы: приборы несамостоятельного дугового разряда (газотроны и тиратроны), в которых источником электронов является термокатод, и приборы самостоятельного дугового разряда с металлическим (обычно ртутным) катодом.

Следует отметить, что в связи с бурным прогрессом полупроводниковой силовой электроники область применения вьшолняющих те же функции ионных приборов резко сузилась и они используются, в основном, для преобразования электрической энергии при высоких уровнях мощности. Наиболее конкурентоспособными по отношению к полупроводниковым приборам оказались импульсные приборы (водородные тиратроны и клиперные диоды, применяемые в модуляторах радиолокационных станций).

Помимо перечисленных групп ионных приборов широко используются искровые разрядники (искровой разряд - сильноточная импульсная форма разряда, возникающая при высоком давлении наполняющего газа). Рисунок 24.1 относится к стационарному режиму разряда, искровой разряд на нем не показан.

Глава двадцать пятая

ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ИОННЫХ ПРИБОРАХ

25.1. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ПРОЦЕССЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МЕЖДУ ЧАСТИЦАМИ В РАЗРЯДЕ

Под воздействием электрического поля частицы в газовой среде приобретают кинетическую энергию, в результате чего между ними начинают происходить разнообразные взаимодействия - элементарные процессы. Элементарные процессы делятся на две группы: упругие соударения, при которых не меняется потенциальная энергия участвующих во взаимодействии частиц, и неупругие соударения, сопровождающиеся переходом кинетической энергии в потенциальную или потенциальной энергии в кинетическую. Дополнительно различают неупругие соударения первого рода, в которых потенциапьная энергия в результате взаимодействия возрастает, и второго рода, в которых потенциальная энергия в результате взаимодействия уменьшается.

Основные сведения о наиболее важных видах взаимодействий частиц сведены в табл. 25.1. При записи использованы следующие обозначения: hv - фотон. А, В - нейтральный атом или молекула; А* - возбужденный атом или молекула, А, В ~ метастабильный* атом или молекула. А*, В* - положительный атомный или молекулярный ион.

Упругие соударения в основном происходят при малых энергиях электронов, когда возбуждение или ионизация невозможны и результатом взаимодействия является только передача доли кинетической энергии от электрона к атому или молекуле. Эта доля определяется формулой

Ке = 2те/т, (25.1)

где nig - масса электрона; - масса атома. Поскольку масса электрона много меньше массы атома. Kg всегда мало. Значение Kg изменяется от 2,78 - ICr* для атомов Не до 5,5 • 1СГ* для атомов Hg.

Неупругие соударения становятся возможными при больших энергиях электронов. Исходя из законов сохранения полной энергии системы частиц, участвующих во взаимодействии, можно найти максимальную кинетическую энергию, переходящую в потенциальную энергию, при соударении двух частиц с массами и Шг в случае, когда частица с массой т2 находится в состоянии покоя

-.х= ;;г- 25.2)

От греческого meta - после, за, через. Метастабильные атомы или молекулы - это разновидность возбужденных атомов или молекул с большим временем жизни.

Таблица 25.1. Основные виды элe№нтapныx процессов в газовом разряде

М° Название элементарного п/п. процесса

Взаимодействие

Вид процесса

Результат взаимодействия

1 Упругое соударение электрона е + е А с атомом или молекулой газа

2 Возбуждение электронным е А е л- А ударом

Ионизация электронным ударом

Ионизация или возбуждение метастабильного атома электронным удом

Ионизация Пеннинга

Рекомбинавдя в тройном ударе

Рекомбинация с излучением

е+ Аел- А е+Л + А* + е

е+ Ае+А*+е или

е+ /4"е+ А* +е

Упрутхзе соударение первого рода

Неупругое соударение первого рода

Неупрутое соударение первого рода

Heynpyrxje соударение первого рода

В А+ В* +е Неупругое соударение второго рода

е+ А* +АА+ А Неупругое соударение второго рода

yt А + hv

Изменяется только кинетическая энергия взаимодействующих частиц

Переход атома (или молекулы) из основного в возбужденное (метаг стабильное) состояние

Превращение атома (или молекулы) в ион, появление нового электрона

Ступенчатая ионизавдя (возбуждение) ; в результате возбуждения электронным ударом появляется метастабильный атом, ионизируемый (возбуждаемый) вторым электронным ударом ""

Передача энергии от метастабильного атома к нейтральному, которая приводит к ионизации последнего

Положительный ион и электрон объединяются, избыточная энергия отдается второму атому или излучается