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不同气体辉光放电波长摘要：一、引言二、不同气体的辉光放电现象1.气体辉光放电的定义和类型2.辉光放电的组成区域三、不同气体辉光放电的波长1.氦气2.氖气3.氩气4.氪气5.氙气四、影响辉光放电波长的因素1.气体种类2.气体压力3.电源电压4.放电电流五、辉光放电波长的应用1.磁控溅射2.辉光放电光源3.气体分析六、结论正文：一、引言辉光放电是一种低压气体中显示辉光的气体放电现象，即稀薄气体中的自持放电（自激导电）现象。
它由法拉第第一个发现，并包括亚正常辉光和反常辉光两个过渡。
在脉冲功率系统中，辉光放电是一种关键的器件，它的性能受脉冲功率开关性能的制约。
二、不同气体的辉光放电现象1.气体辉光放电的定义和类型辉光放电是指低压气体中显示辉光的气体放电现象，它是稀薄气体中的自持放电（自激导电）现象。
辉光放电分为亚正常辉光和反常辉光两个过渡。
2.辉光放电的组成区域辉光放电在气体压力约为100 帕且所加电压适中时，放电呈现出明暗相间的8 个区域。
其中，阿斯顿暗区是阴极前面的很薄的一层暗区，是f.w.阿斯顿于1968 年在实验中发现的。
在本区中，电子刚刚离开阴极，飞行距离尚短，从电场得到的能量不足以激发气体原子，因此没有发光。
三、不同气体辉光放电的波长1.氦气氦气在通电后，气体分子最外层电子接收特定能量变成激发态，激发态的原子是不稳定的，电子要从高能级向低能级跃迁，跃迁会放出特定能量（大多是向外辐射光子）。
由于能量量子化，能级差决定了所辐射的光子频率量子化，由ehf，可得出所辐射光子的频率。
氦气辉光放电的波长为橘红色。
2.氖气氖气在通电后，气体分子最外层电子接收特定能量变成激发态，激发态的原子是不稳定的，电子要从高能级向低能级跃迁，跃迁会放出特定能量（大多是向外辐射光子）。
由于能量量子化，能级差决定了所辐射的光子频率量子化，由ehf，可得出所辐射光子的频率。
氖气辉光放电的波长为红色。
3.氩气氩气在通电后，气体分子最外层电子接收特定能量变成激发态，激发态的原子是不稳定的，电子要从高能级向低能级跃迁，跃迁会放出特定能量（大多是向外辐射光子）。
气体放电的主要形式一、电晕放电电晕放电是一种在电极周围形成辐射状光晕的放电形式。
当电压升高到电晕放电阈值时，电极周围的电场强度足够强，使电极附近的气体分子电离和激发，产生电子和正离子。
这些电子和离子通过碰撞和俘获电子的过程，导致电晕放电区域内的气体发光，形成光晕。
电晕放电常见于高压线路和电晕灯中，具有稳定性好、能耗低的特点。
二、辉光放电辉光放电是一种在电极附近形成均匀辉光的放电形式。
当电压升高到辉光放电阈值时，电极附近的电场强度足够强，使气体分子电离和激发，产生电子和正离子。
这些电子和离子经过长距离的自由运动后，与其他气体分子碰撞，再次激发和电离，最终导致整个放电区域内的气体发光。
辉光放电常见于荧光灯、气体放电显示器和气体激光器等装置中，具有均匀亮度和较高的放电稳定性。
三、电弧放电电弧放电是一种高能放电形式，具有强烈的光和热效应。
当电压升高到电弧放电阈值时，电极附近的电场强度足够大，使气体分子电离和激发，产生电子和正离子。
这些电子和离子在电场的作用下，加速运动，形成电子和离子流，即电弧。
电弧放电常见于焊接、电弧灯和电弧炉等场合，具有高能量密度和高温度的特点。
四、等离子体放电等离子体放电是一种高度电离的气体放电形式，具有丰富的物理和化学特性。
当电压升高到等离子体放电阈值时，电极附近的电场强度足够大，使气体分子电离和激发，产生电子和正离子。
这些电子和离子在电场的作用下，以及与其他等离子体粒子的碰撞，形成高度电离的等离子体。
等离子体放电广泛应用于等离子体显示器、等离子体喷涂和等离子体刻蚀等领域，具有可控性好和反应速度快的特点。
五、脉冲放电脉冲放电是一种以脉冲形式工作的放电形式，具有高能量和高频率的特点。
脉冲放电通常通过将高电压脉冲施加在电极上，使气体分子电离和激发，产生电子和正离子。
这些电子和离子在电场的作用下，以及与其他气体分子的碰撞，形成脉冲放电。
脉冲放电广泛应用于等离子体切割、等离子体喷涂、光谱分析和生物医学领域，具有高精度和高效率的特点。
第六章、辉光放电（Glow discharge）辉光放电是放电等离子体中最常见的一种放电形式，应用也最广泛。
比如，一般的气体激光器（He-Ne 激光器、CO2激光器等）、常用光源（荧光灯）、空心阴极光谱灯等。
同时辉光放电也是放电形式中放电最稳定的放电形式，所以有必要对辉光放电进行较为详细的讨论。
§6.1 辉光放电的产生及典型条件最简单的辉光放电的结构如图6.1（a）。
调节电源电压E或限流电阻R，就会得到如图6.1（b）的V-A特性曲线。
管电压U调节到等于着火电压U b时，放电管内就会从非自持放电过渡到自持放电，此时，放电电流I会继续增大，管压降U下降，进入辉光放电区。
放电管发出明亮的辉光，其颜色由放电气体决定。
限流电阻R应比较大，以保证放电稳定在辉光放电区。
如果限流电阻R很小，放电很容易进入弧光放电区。
辉光放电的特点：比较高的放电管电压U(几百~几千V)，小的电流I（mA量级）；弧光放电的特点：很低的放电电压U（几十V），大电流放电I（A量级甚至更大）。
辉光放电的典型条件：①放电间隙中的电场分布比较均匀，至少没有很大的不均匀性；例如He-Ne激光器的放电管内电场近似均匀。
②放电管内气体压强不是很高，要求满足（Pd）Ubmin＜Pd＜200Kpa cm（巴邢曲线的右支），d---放电管内电极间距，（Pd）Ubmin--巴邢曲线最低点U bmin对应的Pd值。
一般P=4Pa~14Kpa时，可出现正常辉光放电，而Pd＞200Kpa cm时，非自持放电通常会过渡到火花放电或丝状放电；③放电回路中的电源电压和限流电阻准许放电管的放电电流工作在mA量级，且电源电压应高于着火电压U b，否则不能起辉。
§6.2 辉光放电的组成区域和基本特征对于一对平行平板放电电极，典型的辉光放电外貌如图6.2(a)。
从阿斯顿暗区到负辉区称为阴极位降区或阴极区。
下面对各放电区一一进行介绍。
1、阿斯顿暗区（Aston Dark Space）：它是仅靠阴极的一层很薄的暗区，是有Aston首先在H2、He、Ne放电中观察到的放电暗区，所以称为阿斯顿暗区。
第六章、辉光放电（Glow discharge）辉光放电是放电等离子体中最常见的一种放电形式，应用也最广泛。
比如，一般的气体激光器（He-Ne 激光器、CO2激光器等）、常用光源（荧光灯）、空心阴极光谱灯等。
同时辉光放电也是放电形式中放电最稳定的放电形式，所以有必要对辉光放电进行较为详细的讨论。
§6.1 辉光放电的产生及典型条件最简单的辉光放电的结构如图6.1（a）。
调节电源电压E或限流电阻R，就会得到如图6.1（b）的V-A特性曲线。
管电压U调节到等于着火电压U b时，放电管内就会从非自持放电过渡到自持放电，此时，放电电流I会继续增大，管压降U下降，进入辉光放电区。
放电管发出明亮的辉光，其颜色由放电气体决定。
限流电阻R应比较大，以保证放电稳定在辉光放电区。
如果限流电阻R很小，放电很容易进入弧光放电区。
辉光放电的特点：比较高的放电管电压U(几百~几千V)，小的电流I（mA量级）；弧光放电的特点：很低的放电电压U（几十V），大电流放电I（A量级甚至更大）。
辉光放电的典型条件：①放电间隙中的电场分布比较均匀，至少没有很大的不均匀性；例如He-Ne激光器的放电管内电场近似均匀。
②放电管内气体压强不是很高，要求满足（Pd）Ubmin＜Pd＜200Kpa cm（巴邢曲线的右支），d---放电管内电极间距，（Pd）Ubmin--巴邢曲线最低点U bmin对应的Pd值。
一般P=4Pa~14Kpa时，可出现正常辉光放电，而Pd＞200Kpa cm时，非自持放电通常会过渡到火花放电或丝状放电；③放电回路中的电源电压和限流电阻准许放电管的放电电流工作在mA量级，且电源电压应高于着火电压U b，否则不能起辉。
§6.2 辉光放电的组成区域和基本特征对于一对平行平板放电电极，典型的辉光放电外貌如图6.2(a)。
从阿斯顿暗区到负辉区称为阴极位降区或阴极区。
下面对各放电区一一进行介绍。
1、阿斯顿暗区（Aston Dark Space）：它是仅靠阴极的一层很薄的暗区，是有Aston首先在H2、He、Ne放电中观察到的放电暗区，所以称为阿斯顿暗区。
辉光放电名词解释1. 什么是辉光放电？辉光放电是一种在低压气体中产生的电流放电现象。
当在两个电极之间施加足够的电压时，气体会发生离子化，形成带正负电荷的离子。
这些离子在电场的作用下会发生运动，并与其他气体分子碰撞，从而产生辐射。
辉光放电可以分为正常辉光放电和非正常辉光放电两种形式。
正常辉光放电通常发生在低压下，气体中的离子和自由电子相遇后发生复合，产生能量并且释放出可见光。
非正常辉光放电则是指在高压或特殊条件下发生的放电现象。
2. 辉光放电的机制辉光放电的机制主要包括以下几个过程：(1) 离子化当施加足够高的电压时，两个电极之间的气体分子会被强大的电场力撕裂成带有正负电荷的离子。
这个过程称为离子化。
(2) 运动与碰撞离子在电场的作用下开始运动，并与其他气体分子发生碰撞。
这些碰撞会导致离子的能量增加。
(3) 辐射产生当离子与其他气体分子碰撞时，它们会释放出部分能量并转移给气体分子。
这些能量会被气体分子吸收，使它们处于激发态。
当激发态的气体分子回到基态时，会释放出光线。
这个过程称为辐射。
(4) 复合在辉光放电过程中，离子和自由电子会相遇并发生复合。
这个过程会释放出更多的能量，并且产生更多的光线。
3. 辉光放电的应用辉光放电具有许多实际应用，以下是其中几个常见的应用领域：(1) 照明辉光放电可以被用于制造照明设备，如荧光灯和氖灯。
荧光灯通过在玻璃管内填充汞蒸汽和稀有气体来产生辉光放电。
当电流通过荧光灯时，汞蒸汽中的原子被激发并发出紫外线。
紫外线照射到荧光粉上时，荧光粉会发出可见光，从而实现照明效果。
(2) 显示技术辉光放电也被广泛应用于各种显示技术中。
等离子显示器（Plasma Display Panel，简称PDP）利用辉光放电来产生可见光和图像。
在PDP中，每个像素都包含一个微小的氖气放电通道。
当电流通过通道时，氖气会发生辉光放电并产生可见光。
(3) 气体传感器辉光放电还可以用于气体传感器的制造。
气体放电的主要形式
气体放电是指在气体中加上电场，使其产生放电现象。
气体放电的主要形式包括火花放电、辉光放电、电弧放电、等离子体放电等。
火花放电是一种短暂的放电形式，通常只有几微秒的时间，是由于电场强度超过气体击穿电压时产生的。
在空气中，火花放电表现为一道亮光，伴随着爆炸声和热量释放。
辉光放电是指在气体中加上电场后，产生的较为持久的放电形式。
辉光放电通常表现为气体放电管内的亮光，可以是单色的或多色的。
辉光放电对于实现不同的气体放电实验和技术应用非常有用。
电弧放电是一种连续的放电形式，可持续几毫秒到数秒钟。
它是由于电场强度超过气体截止电流时产生的。
电弧放电通常表现为一条明亮的弧形，典型的应用包括电焊和等离子体切割。
等离子体放电是指在气体中产生的电离的气体状态。
等离子体放电可以是由于加热或电离等原因产生的，也可以是由于气体放电产生的。
等离子体放电对于实现等离子体工艺和物理研究非常重要。
总之，气体放电的主要形式各有不同的物理特性和应用领域，对于推动科学研究和工业技术发展都具有重要的作用。
- 1 -。
一、实验目的1. 了解辉光放电的基本原理和现象。
2. 掌握辉光放电实验的基本操作步骤。
3. 通过实验，观察和分析辉光放电的特点。
二、实验原理辉光放电是气体放电的一种形式，当气体受到足够高的电压时，气体中的分子和原子会被激发，产生辉光。
辉光放电现象主要发生在低气压和高压条件下，其原理如下：1. 气体分子和原子在电场作用下，受到能量足够高的电子碰撞，发生电离。
2. 电离产生的电子和离子在电场作用下，加速运动，与气体分子和原子发生碰撞，进一步电离。
3. 电离产生的电子和离子在运动过程中，与气体分子和原子发生复合，释放出能量，产生辉光。
三、实验仪器与材料1. 辉光放电管：用于产生辉光放电现象。
2. 电源：提供高压电源。
3. 电流表：测量放电电流。
4. 电压表：测量放电电压。
5. 镇流器：稳定放电电压。
6. 真空泵：抽取气体，降低气压。
7. 氩气瓶：提供实验气体。
四、实验步骤1. 将辉光放电管与电源连接，并接入电流表和电压表。
2. 将辉光放电管内的气体抽取至低气压状态（约几十帕斯卡）。
3. 调节电源，使电压逐渐升高，观察辉光放电现象。
4. 记录放电电流和电压值，观察辉光放电的特点。
5. 改变气体种类或气压，重复实验步骤，观察不同条件下辉光放电现象的变化。
五、实验结果与分析1. 当电压升高到一定值时，辉光放电现象出现，放电电流逐渐增大。
2. 随着电压的进一步升高，辉光放电区域逐渐扩大，辉光颜色由淡蓝色变为白色。
3. 改变气体种类或气压，发现氩气在低气压下更容易产生辉光放电，且放电区域较大。
4. 当气压降低到一定程度时，辉光放电现象消失。
六、实验结论1. 辉光放电现象是气体在高电压作用下，发生电离和复合，产生辉光的过程。
2. 辉光放电现象与气体种类和气压有关，低气压下更容易产生辉光放电。
3. 通过实验，掌握了辉光放电实验的基本操作步骤，观察和分析了辉光放电的特点。
七、实验注意事项1. 实验过程中，注意安全，避免高压电击。
正常辉光放电和异常辉光放电的特征1.正常辉光放电(1)透明管内光辉的显示。
正常辉光放电的主要特点是管内有明亮的辉光显示。
在辉光放电状态下，气体会发出各种颜色的辉光，如黄色、绿色、橙色等。
(2)放电管两侧发亮。
正常辉光放电时，放电管两侧的电极会发亮，其中一个电极发出的辉光更为明亮，称为主放电电极，另一个电极发出较暗的辉光，称为副放电电极。
(3)放电产生的声音。
正常辉光放电时，会伴随着放电的声音。
辉光放电时，气体分子和原子在电场的作用下发生激发和离解，产生一系列能量和声音。
(4)放电形成的景观。
正常辉光放电时，会产生一系列会聚、分支、扩展、螺旋等形态的景观。
这是由于电场分布的特性和辉光放电过程中激发和离解的微观过程所决定的。
2.异常辉光放电异常辉光放电是指在特定条件下，气体放电形成的一种非正常的放电形态。
它的特征如下：(1)发光颜色非正常。
异常辉光放电发出的光辉表现为非正常颜色，如紫色、青色、红色等。
与正常辉光放电不同的是，其颜色比较明亮且多是较单一的颜色。
(2)放电电流异常。
异常辉光放电时，放电电流较大并且极不稳定。
一般而言，辉光放电过程中是有规律的电流变化，但在异常辉光放电中，电流变化幅度大，可能在很短的时间内产生剧烈的波动。
(3)放电伴随噪音。
异常辉光放电与正常辉光放电一样，也会产生声音。
而与正常辉光放电不同的是，异常辉光放电的声音通常更大、更嘈杂。
这是由于放电过程中产生的电流突变或电弧出现等造成的。
(4)放电形态不规则。
异常辉光放电的形态往往呈现出一些不规则的特征，如分支的辉光放电、电弧等。
这是由于电压、气体组分、电极材料等因素导致的。
总结起来，正常辉光放电和异常辉光放电的特征可以区分为：正常辉光放电显示透明管内光辉、管内两侧电极发光、有声音、放电形成各种景观；而异常辉光放电颜色非正常、电流异常、放电伴随噪音、放电形态不规则。
这两种放电形态的不同特征是由气体组分、电压、电流等因素所决定的。
辉光放电的特征(一)辉光放电的特征引言辉光放电是一种具有特殊光电效应的物理现象。
它在广泛的领域都有应用，如荧光灯、激光器等。
本文将介绍辉光放电的特征。
特征概述辉光放电具有以下特征：•发光颜色：–取决于放电气体，可以是蓝色、橙色、绿色等多种颜色。
–不同颜色的辉光放电，对应着不同的能级跃迁。
•线状发光：–辉光放电通常以线状或薄膜状的形式出现。
–这是因为放电通道受到电场的限制，导致电子沿着一条特定的轨迹运动。
•发光强度：–辉光放电的发光强度通常比普通灯光要弱。
–发光强度取决于放电电压和气体浓度等因素。
•闪烁：–辉光放电有时会出现闪烁现象。
–闪烁的原因可以是气体中含有不稳定的杂质或电场强度的变化。
•束流效应：–在辉光放电过程中，电子束会从阴极向阳极流动。
–电子束的流动可以产生高速电子撞击气体分子，激发出更多的辉光。
应用领域辉光放电作为一种重要的物理现象，具有很多应用：1.荧光显示器：–在荧光显示器中，辉光放电用于激发荧光粉发光，显示出图像和文字。
2.激光器：–辉光放电可以激发激光介质中的原子或分子，产生激光。
3.紫外线杀菌：–辉光放电可以产生紫外线，用于杀灭空气中的细菌和病菌。
4.汽车照明：–辉光放电的特殊发光效果被应用在汽车仪表盘的照明上，提高了驾驶安全性。
结论辉光放电作为一种特殊的光电效应，具有明显的特征，可以在很多领域得到应用。
研究辉光放电的特征，有助于进一步挖掘其潜力，创造更多的应用价值。
辉光放电的特征引言辉光放电是一种具有特殊光电效应的物理现象。
它在广泛的领域都有应用，如荧光灯、激光器等。
本文将介绍辉光放电的特征。
特征概述辉光放电具有以下特征：1.发光颜色–取决于放电气体，可以是蓝色、橙色、绿色等多种颜色。
–不同颜色的辉光放电，对应着不同的能级跃迁。
2.线状发光–辉光放电通常以线状或薄膜状的形式出现。
–这是因为放电通道受到电场的限制，导致电子沿着一条特定的轨迹运动。
3.发光强度–辉光放电的发光强度通常比普通灯光要弱。
辉光放电原理
辉光放电是一种电现象，通常在气体介质中发生。
它的原理是在高压电场作用下，电子被加速，与气体分子碰撞，并使得能级发生变化。
当电子回到基态能级时，会释放出能量。
当释放的能量大到足以激发其他气体分子时，电子碰撞传递能量并引发了更多的电子碰撞，从而形成了电流或电弧，即辉光。
通过辉光放电，气体中的电子被激发到高能级，而后返回低能级时释放出能量，这种能量以可见光或紫外线的形式表现出来。
辉光放电主要由正、负极之间的电场强度、气体种类和压力以及电源电压等因素所影响。
当电场强度达到了气体的击穿电场强度时，辉光放电会出现。
辉光放电在许多领域有广泛应用，例如荧光灯、气体放电管、等离子体面板和激光器等。
在荧光灯中，辉光放电的能量激发荧光粉，使其发出可见光。
而在气体放电管中，辉光放电产生的可见光与气体放电管内壁镀有荧光粉的区域相互作用，产生了不同颜色的光。
总之，辉光放电的原理是通过电子在高压电场的作用下激发气体分子的能级变化，电子返回基态能级时释放出能量形成可见光。
这种现象在日常生活和科学研究中有广泛的应用。
辉光放电平面二极管-回复什么是辉光放电？辉光放电是一种在低压下，通过电场加速电子而产生的电子激发引起的光辐射现象。
它是在气体或稀薄气态介质（如玻璃、气体等）中发生的一种电流。
辉光放电可见光谱范围通常在红外到紫外之间，波长范围为400-800nm。
辉光放电的形成是由于在电场的作用下，电子被加速，碰撞到原子或分子之后，使它们跃迁到高能级态，随后又跃迁到低能级态而释放出光能。
平面二极管的概念平面二极管是一种电子器件，它由一个被分割成p-n结的半导体片组成，具有电流流动方向的全向性选择性。
它可以将电流在一个方向上传输，而将其在另一个方向上阻止。
平面二极管的主要作用是将电流流向电子器件的其他部分。
辉光放电平面二极管的原理辉光放电平面二极管利用气体放电发光的原理，结合了平面二极管的结构，通过气体放电的方式来产生光。
它的结构是在两个平行的电极之间将气态介质填充。
其中一个电极与p区连接，而另一个电极与n区连接。
当加上适当的电压时，就形成了电场分布，电子在电场的作用下被加速，经过碰撞后释放出光能。
这种放电产生的光能可以通过器件设计来选择性地发射出来，实现特定波长范围的光辐射。
辉光放电平面二极管的应用辉光放电平面二极管在照明和显示等领域有着广泛的应用。
首先，在照明方面，辉光放电平面二极管可以用作照明灯具的主要光源，如白炽灯、荧光灯等。
它可以提供高亮度和高效能的照明效果，同时具有长寿命和低能耗的优点。
其次，在显示方面，辉光放电平面二极管可以应用于平板显示器、电视和手机等设备的背光源。
与传统的冷阴极荧光灯相比，它具有较小的体积和较高的亮度，能够提供更好的显示效果。
此外，辉光放电平面二极管还可以应用于光通信、太阳能发电等领域，为我们的生活和工作带来了很多便利。
辉光放电平面二极管的优势和挑战辉光放电平面二极管相比于其他光源具有多种优势。
首先，它具有高亮度和高效能的特点，能够提供更好的照明和显示效果。
其次，辉光放电平面二极管具有灵活性和可调控性，可以根据需要调整亮度和光谱范围。
辉光放电质谱仪rsf系数辉光放电质谱仪(rsf系数)是一种用于分析化学物质的仪器。
它利用辉光放电的原理，通过质谱技术来确定化合物的质量和结构。
本文将详细介绍辉光放电质谱仪的原理、应用以及RSF系数的含义和意义。
一、辉光放电质谱仪的原理辉光放电质谱仪是将化学物质在高压电场中进行辉光放电，利用该放电过程中产生的高能电子与原子或分子碰撞发生电离，进而形成离子，并将离子通过质谱分析来确定其组成和结构。
辉光放电的原理是将一个化合物样品放置于两个电极之间，施加高压电场使其发生放电。
放电过程中，通过电离与化学物质中的分子和原子碰撞发生离子化反应，形成离子和自由基。
这些离子和自由基可以通过质谱仪中的磁场、离子落地电位电极等各种装置进行分离、聚焦和检测。
二、辉光放电质谱仪的应用辉光放电质谱仪通常用于分析无机物、有机物以及有机质和无机质的杂化化合物。
它主要被应用于以下领域：1. 环境分析：辉光放电质谱仪可以用于监测和分析大气、水体和土壤中的污染物质。
通过测定这些污染物质的含量和结构，可以做到对环境污染源的溯源和污染程度的评估。
2. 原油和燃料分析：辉光放电质谱仪可以用于原油和燃料的分析，帮助石油行业了解原油的成分、燃料的燃烧特性，为石油开采、炼油和能源利用提供依据。
3. 药物研发：辉光放电质谱仪可以用于药物的研发和分析。
通过分析药物在体内的代谢产物，可以了解其代谢途径和药物-药物相互作用等信息，从而指导合成和改良药物分子。
4. 生物分析：辉光放电质谱仪可以用于生物样品的分析，如检测蛋白质、核酸和多肽等。
通过对生物样品中的离子进行定性和定量分析，可以得到生物分子结构和含量等重要信息。
三、RSF系数的含义和意义RSF系数是辉光放电质谱仪中一个重要的指标。
RSF是Relative Sensitivity Factor的缩写，即相对灵敏度因子。
它是用来衡量不同化合物在质谱分析中的响应程度差异的指标。
在辉光放电质谱仪的分析过程中，不同化合物的离子化能力有所差异，即不同化合物生成离子的效率不同。
辉光放电（Glow discharge）辉光放电是放电等离子体中最常见的一种放电形式，应用也最广泛。
比如，一般的气体激光器（He-Ne 激光器、CO2激光器等）、常用光源（荧光灯）、空心阴极光谱灯等。
同时辉光放电也是放电形式中放电最稳定的放电形式，所以有必要对辉光放电进行较为详细的讨论。
§6.1 辉光放电的产生及典型条件最简单的辉光放电的结构如图6.1（a）。
调节电源电压E或限流电阻R，就会得到如图6.1（b）的V-A特性曲线。
管电压U调节到等于着火电压U b时，放电管内就会从非自持放电过渡到自持放电，此时，放电电流I会继续增大，管压降U下降，进入辉光放电区。
放电管发出明亮的辉光，其颜色由放电气体决定。
限流电阻R应比较大，以保证放电稳定在辉光放电区。
如果限流电阻R很小，放电很容易进入弧光放电区。
辉光放电的特点：比较高的放电管电压U(几百~几千V)，小的电流I（mA量级）；弧光放电的特点：很低的放电电压U（几十V），大电流放电I（A量级甚至更大）。
辉光放电的典型条件：①放电间隙中的电场分布比较均匀，至少没有很大的不均匀性；例如He-Ne激光器的放电管内电场近似均匀。
②放电管内气体压强不是很高，要求满足（Pd）Ubmin＜Pd＜200Kpa cm（巴邢曲线的右支），d---放电管内电极间距，（Pd）Ubmin--巴邢曲线最低点U bmin对应的Pd值。
一般P=4Pa~14Kpa时，可出现正常辉光放电，而Pd＞200Kpa cm时，非自持放电通常会过渡到火花放电或丝状放电；③放电回路中的电源电压和限流电阻准许放电管的放电电流工作在mA量级，且电源电压应高于着火电压U b，否则不能起辉。
§6.2 辉光放电的组成区域和基本特征对于一对平行平板放电电极，典型的辉光放电外貌如图6.2(a)。
从阿斯顿暗区到负辉区称为阴极位降区或阴极区。
下面对各放电区一一进行介绍。
1、阿斯顿暗区（Aston Dark Space）：它是仅靠阴极的一层很薄的暗区，是有Aston首先在H2、He、Ne放电中观察到的放电暗区，所以称为阿斯顿暗区。
辉光放电灯
辉光放电灯的光强、电位等沿灯管轴向的分布情况。
根据发光的明暗程度，从阴极到阳极的空间可分为阴极暗区、负辉区、法拉第暗区、正柱区和阳极辉区等几个区域。
其中，阴极暗区又称阴极位降区，这个区域是辉光放电的特征区域，所有辉光放电的基本过程都在这一区域完成。
在阴极暗区的后面是一个由负辉区和法拉第暗区组成的过渡区域，在负辉区有很强的光辉，它与阴极暗区有明显的分界。
正柱区是一个等离子区，在一般情况下，它是一个均匀的光柱。
正柱区相当于一个良导体，实质上起到了传导电流的作用。
从图3.5可知，在辉光放电过程中，阴极区的大量电子，经过过渡区进入正柱区，最后达到阳极，从而形成了稳定的电流。
必须指出，在辉光放电灯中，主要是利用负辉区的光或正柱区的光，在这两个区域中光的颜色有着相当显著的差异。
当灯管内气压降低时，正柱区的长度就要缩短，其他部分的尺寸则伸长，大约在1.33Pa 时，正柱区的光便完全消失，法拉第暗区可扩展到阳极;另外，电极之间的距离增长或缩短，正柱区的长度也随之发生变化。
因此，利用正柱区发光的霓虹灯，灯内气体的气压不能太低，灯管要做得较长，还要将阴极部分的灯管涂黑，使负辉区的光透不过来;利用负辉区发光的辉光指示灯，灯管就要做得较短。
辉光放电的特征
辉光放电的特征
什么是辉光放电？
辉光放电是一种电离气体放电现象，即在低压情况下，电极间的
气体发生放电现象。
它具有一些独特的特征，以下是辉光放电的主要
特征：
特征一：发出柔和而持久的光线
•辉光放电会产生柔和而持久的光线，呈现出明亮而通透的特点。
•光线的颜色可以根据气体的种类和电压的变化而改变，常见的颜色有蓝色、绿色、橙色等。
特征二：在暗处更加明显
•辉光放电在明亮的环境中很难被观察到，但在暗处，其光线将变得更加明显。
•这是因为辉光放电只会在电压达到一定程度时才能发生，而在暗处，由于外界光线的干扰较少，所以辉光放电更容易
被观察到。
特征三：电极附近有明显的闪光现象
•在辉光放电的过程中，电极附近会产生明显的闪光现象。
•这是因为辉光放电时，电极表面的气体被电离，产生大量自由电子和阳离子，它们在电场的作用下高速运动，撞击气
体分子并引起发光现象。
特征四：伴随着轻微的声音
•辉光放电通常伴随着轻微的声音，类似于电流流动时的嗡嗡声，但音量较小。
•这是因为辉光放电时，气体分子的碰撞产生了震动，导致声音的产生。
特征五：可通过调节电压和气体种类来变化效果
•辉光放电的特征可以通过调节电压和气体种类来改变。
•电压的大小决定了辉光放电的亮度和稳定性，而不同的气体种类则决定了发光的颜色。
结论
辉光放电作为一种特殊的电离现象，具有柔和持久的光线、在暗
处明显、电极附近闪光、伴随轻微声音等特征。
通过调节电压和气体
种类，可以改变辉光放电的效果。
对于研究和应用该现象具有重要意义。
辉光放电（Glow discharge）辉光放电是放电等离子体中最常见的一种放电形式，应用也最广泛。
比如，一般的气体激光器（He-Ne 激光器、CO2激光器等）、常用光源（荧光灯）、空心阴极光谱灯等。
同时辉光放电也是放电形式中放电最稳定的放电形式，所以有必要对辉光放电进行较为详细的讨论。
§6.1 辉光放电的产生及典型条件最简单的辉光放电的结构如图6.1（a）。
调节电源电压E或限流电阻R，就会得到如图6.1（b）的V-A特性曲线。
管电压U调节到等于着火电压U b时，放电管内就会从非自持放电过渡到自持放电，此时，放电电流I会继续增大，管压降U下降，进入辉光放电区。
放电管发出明亮的辉光，其颜色由放电气体决定。
限流电阻R应比较大，以保证放电稳定在辉光放电区。
如果限流电阻R很小，放电很容易进入弧光放电区。
辉光放电的特点：比较高的放电管电压U(几百~几千V)，小的电流I（mA量级）；弧光放电的特点：很低的放电电压U（几十V），大电流放电I（A量级甚至更大）。
辉光放电的典型条件：①放电间隙中的电场分布比较均匀，至少没有很大的不均匀性；例如He-Ne激光器的放电管内电场近似均匀。
②放电管内气体压强不是很高，要求满足（Pd）Ubmin＜Pd＜200Kpa cm（巴邢曲线的右支），d---放电管内电极间距，（Pd）Ubmin--巴邢曲线最低点U bmin对应的Pd值。
一般P=4Pa~14Kpa时，可出现正常辉光放电，而Pd＞200Kpa cm时，非自持放电通常会过渡到火花放电或丝状放电；③放电回路中的电源电压和限流电阻准许放电管的放电电流工作在mA量级，且电源电压应高于着火电压U b，否则不能起辉。
§6.2 辉光放电的组成区域和基本特征对于一对平行平板放电电极，典型的辉光放电外貌如图6.2(a)。
从阿斯顿暗区到负辉区称为阴极位降区或阴极区。
下面对各放电区一一进行介绍。
1、阿斯顿暗区（Aston Dark Space）：它是仅靠阴极的一层很薄的暗区，是有Aston首先在H2、He、Ne放电中观察到的放电暗区，所以称为阿斯顿暗区。
阿斯顿暗区的厚度与气体压强P成反比（正常辉光放电的Pd n值为常数）。
为什么是暗区呢？我们知道，发光是自发辐射现象。
电子从阴极出来，进入电场很强的区域被电场加速，但在阴极附近，电子速度很低，电子能量低于气体的最低激发态的激发能，还不能产生碰撞激发，所以该区域没有辐射发光存在，故为暗区。
有人已从实验上证明了阴极到阴极光层的电位差相当于激发电位（5~10V），样品气体的最低激发电位不同，阿斯顿暗区的厚度也不同，激发电位↑，阿斯顿暗区厚度↑。
2、阴极光层（Cathode Layer）:仅靠阿斯顿暗区是一层很薄、很弱的发光层。
当放电气体压强P很大时，阿斯顿暗区与阴极发光层几乎分不清楚。
在阴极发光层区，由阿斯顿暗区过来的电子能量已经达到气体粒子的激发电位所对应的激发能（在He气体中测量此处的电子能量正好等于He的第一激发态的激发能），所以该区域气体会发出微弱的荧光，呈现为发光较弱的发光层。
3、阴极暗区（Cathode Dark Space）:紧靠阴极光层是一发光极弱的阴极暗区，阴极暗区与阴极发光层没有明显的界限。
前面讲过，进入阴极发光层的电子能量刚好达到第一激发电位，碰撞激发效率比较高，而进入阴极暗区的电子，由于电场的继续加速，电子能量超过激发函数最大值对应的电子越来越多（1.5~2倍激发能），所以碰撞激发几率降低，导致发光减弱，特别是被明亮的负辉区衬托，成为阴极暗区。
在阴极暗区，电子能量已超过第一电离能，所以在这个区域内产生大量的碰撞电离，雪崩放电就集中在这一区域内。
由于阿斯顿暗区到阴极暗区的区间，是放电管内电场强度最强的区域，所以此区域内电子运动是以定向运动为主。
4、负辉区（Negative Glow）:在辉光放电中，负辉区是发光最强的区域。
因为负辉区亮度大，所以看起来与阴极暗区有明显界限。
电子经过前面各区域的加速，进入负辉区的电子基本上可分成两大类：第一类是快电子，这部分电子从阴极附近产生后，一直被电场加速到负辉区，这部分电子占一小部分；第二类是慢电子，这部分电子从阴极发射出来，虽然经过电场加速，经历了多次非弹性碰撞，电子能量小于电离能，但可以大于或接近激发能，这部分电子占大部分，这些电子在负辉区产生许多碰撞激发，所以会有明亮的辉光。
该区域的电场强度E~0，所以快电子少，慢电子多，由于电子的速度相对比较小，空间复合的几率会有所增大。
由阿斯顿暗区到负辉区是辉光放电不可缺少的区域，主要的管压降（70~400V）就集中在该区域内，所以被称为阴极位降区或阴极区。
5、法拉第暗区（Faraday Dark Space）：穿过负辉区，就是法拉第暗区。
一般法拉第暗区比上述各区域都厚。
大部分电子在负辉区经历了多次非弹性碰撞，损失了很多能量，且负辉区E~0，电子无加速过程，所以从负辉区进入法拉第暗区的电子能量比较低，不足以产生激发和电离，所以不发光，形成一个暗区。
从电场分布可以看出，进入法拉第暗区后，电场强度又开始E＞0，但比较弱，电子又被加速，这样慢电子通过法拉第暗区加速成快电子，进入正柱区。
由阿斯顿暗区---法拉第暗区五个区域组成的放电部分称为阴极部分。
6、正柱区（Positive Column）：又称为正光柱（细放电管内充满光柱）。
在低气压情况下，正柱区为均匀的光柱；当气压较高时，会出现明暗相间的层状光柱（辉纹），条件不同，辉纹状态不同。
有时辉纹还会在放电管内滚动。
正柱区内，电场E沿管轴方向分布是均匀的，即电场强度E近似为一常数值。
因此在正柱区内空间电荷等于0，即在正柱区的任何位置电子密度与正离子密度都相等，对外不呈电性，所以又称为等离子体区。
由于正离子迁移速率很小，所以放电电流主要是电子流，正离子的作用主要是抵消电子的空间电荷效应。
从电场强度上看，正柱区的场强比阴极位降区场强小几个量级，所以正柱区的电子运动主要是乱向运动，电子的能量分布符合Boltzman-Maxwell热分布。
7、阳极区（Anode Space）：位于正柱区与阳极之间的区域为阳极区。
有时可以观察到阳极暗区(Anode Dark Space)和阳极表面处的阳极辉光（Anode Glow）。
对于阳极区，放电电流较大时，在靠近正柱区一端，电子被阳极吸引，而正离子被阳极排斥，⇒使得阳极区产生负的空间电荷⇒电场强度↑，电位↑↑，⇒阳极位降。
这样从正柱区出来的电子在阳极暗区加速，在阳极前产生碰撞激发和电离，⇒阳极表面形成一层发光层----阳极辉光层。
总结：从外观上看：各发光区中，以负辉区最亮，正柱区居中，阳极光层最弱；电场分布：阴极位降区最强，正柱区为稳定场强区，该区域轴向场强为均匀分布；电位降分布：放电管的压降主要集中在阴极位降区；空间电荷：正柱区内电子密度与正离子密度处处相等，对外不呈电性，故称为等离子体；电子雪崩：从阴极发射出来的初始电子，仅在阴极区引起电子雪崩；电离增长在阴极暗区最强。
因此阴极位降区是辉光放电中最重要，也是必不可少的部分，且在这一区域应满足自持放电条件。
二、辉光放电的基本特征① 辉光放电在电极间的光强分布是明、暗相间的有规律分布；② 管压降U 明显低于着火电压U b 。
正常辉光放电的管压降不随放电电流的变化而改变；③ 阴极电子的发射主要是γ过程，即正离子、亚稳态原子、光子和高速运动的中性粒子打到阴极上产生次电子发射；④ 阴极位降区是维持辉光放电必不可少的区域，具有大约70~400V 的阴极位降（大小与气体种类、阴极材料有关）。
在这一区域产生电子雪崩放电，满足维持自持放电条件，净余空间电荷为正电荷；这与罗果夫斯基的空间电荷分布假设很相近。
⑤ 辉光放电的电流密度大约为2/~cm mA A μ。
在辉光放电中，必不可少的是阴极位降区，而应用主要是正柱区，现就阴极位降区和正柱区进行详细讨论。
§6.3 辉光放电的阴极位降区 一、阴极位降区的实验规律1、辉光放电的阴极位降Uc正常辉光放电开始时，放电电流很小，辉光放电仅发生在阴极表面的一小部分，在阴极表面只有星星点点的阴极亮斑出现；随着放电电流的增大，阴极放电面积与放电电流呈正比增大，阴极表面的放电斑点开始增大，直至充满整个阴极表面；在正常辉光放电条件下，阴极电流密度c j 保持常数n j ，阴极位降c U 也保持常数n U ；当阴极放电充满整个阴极表面后，再增大放电电流（↑c j ），阴极位降c U 才随之增大（反常辉光放电区）。
在正常辉光放电中，阴极位降c U 保持不变，为一常数n U ，U n 值大小与气体的电离电位、阴极材料的γ系数有关。
常用阴极材料及气体的辉光放电的正常阴极位降见表6-1。
表6-1常用阴极材料及气体的辉光放电的正常阴极位降可见正常辉光放电的阴极位降n U 与阴极材料、气体种类相关。
2、阴极位降区厚度n d 与气压P 的关系当放电的其它条件均保持不变，正常辉光放电的阴极位降区厚度n d 随放电气体压强P 成反比变化，且保持n d P ⋅为常数，n d P ⋅大小与阴极材料、气体种类有关。
Al 、Fe 两种阴极材料正常辉光放电的n d P ⋅值见表6-2。
表6-2 Al 、Fe 两种阴极材料正常辉光放电的n d P ⋅值（cm Pa ⋅）3、正常辉光放电的阴极电流密度n j当放电气体气压P 改变时，正常辉光放电的阴极电流密度n j 随气压P 的平方成反比变化，即t cons P j n tan /2=。
实验发现仅Ne 气t cons P j n tan /5.1=。
4、正常辉光放电各区域的发光颜色放电气体不同，各发光区域的颜色不同，常用气体辉光放电各区域颜色见表6-3。
表6-3常用气体辉光放电各区域颜色对上述实验进行必要的数学分析，发现阴极位降c U 是阴极电流密度c j 函数，既有)(c c j f U =，且与气压P 、阴极位降区厚度c d 有关。
下面就阴极位降与阴极电流密度之间的关系进行分析。
（对应V-A 特性曲线） 二、 阴极位降c U 与阴极电流密度c j 关系的理论推导 1、理论上的假设为了建立阴极位降c U 、阴极电流密度c j 及阴极位降区厚度c d 之间的关系，必须确定带电粒子运动速度与电场强度的关系、电离几率与速度之间的关系、空间电荷密度与电场的关系，再加上维持辉光放电的稳定性条件及阴极表面的边界条件（γ过程），从而推导出阴极位降c U 与阴极电流密度c j 的关系。
为此做如下假设（这些假设是以实验结果为依据的）： ① 阴极位降区内带电粒子的产生与消失的假定：假定在阴极位降区内，电子的碰撞电离系数α仅决定于所在位置处的电场强度E （实际上，当电子在多个自由程内E 为常数时，α与E 才是单值函数）有关，关系式为：)/exp(PE BA P-=α（6-3-1） 在此忽略了正离子的碰撞电离作用（0=β，因为正离子动能很小，碰撞电离几率很小），正离子轰击阴极的次电子发射系数γ为常数。
