第5章-辉光放电

气体放电物理知识要点总结1．气体放电过程中一般存在六种基本粒子：电子，正离子，负离子，光子，基态原子（或分子），激发态原子（或分子）。

2．光子能量,其中为光的频率，h为普朗克常数。

3．原子能量由原子内部所有粒子共同决定，通常人们感兴趣的是原子最外层电子即价电子，因为气体放电过程主要是由最外层电子参加的。

原子通常处于稳定的能级，成为基态（基态能量E1），当价电子从外界获得额外能量时，它可以跳跃到更高能级，此时原子处于激发态（激发态能量E2），电子处于激发态的时间很短，然后会跃迁到基态或低激发态，并以光子形式释放出能量（）。

当电子获得的能量超过电离能时，电子就与原子完全脱离而成为自由电子，原子变为正离子。

4．正离子也可被电离，负离子是电子附着到某些原子或分子上而形成的。

负离子的能量等于原子或分子的基态能量加上电子的亲和能。

气体放电中的带电粒子是电子和各种离子（正离子和负离子）。

每种离子都将影响气体放电的电特性，电子的作用通常占主导地位。

5．波数等于波长的倒数，表示在真空中每厘米的波长个数。

即6. 原子所处的状态取决于其核外电子的运动状态，可用四个量子数来描述。

主量子数n(n=1,2,3…), 它是由电子轨道主轴的尺寸决定；轨道角量子数l，(l=0,1,2,3…n-1),它是由椭圆轨道的短轴和长轴之比决定。

轨道磁量子数m l,其取值范围为，它是由轨道相对于磁场的位置决定的；自旋磁量子数.7．在光谱中，将电子组态用规定的符号来标志，轨道角量子数用字母s,p,d,f等表示，相应的l值分别为0，1，2，3等。

电子组态所形成的原子态符号可以表示为第二章.气体放电的基本物理过程1．带电离子的产生方式：碰撞电离，光电离，热电离，金属表面电离2．电子与原子碰撞时，若碰撞不引起原子内部的变化，这种碰撞称为弹性碰撞，若电子能量足够大，电子与原子碰撞后，可引起原子内部发生变化，即引起原子的激发或电离，这种碰撞称为非弹性碰撞。

物理性污染控制习题答案第一章略第二章噪声污染及其控制1. 什么是噪声？噪声对人的健康有什么危害？答：从心理学出发，凡是人们不需要的声音，称为噪声。

噪声是声的一种；具有声波的一切特性；主要来源于固体、液体、气体的振动；产生噪声的物体或机械设备称为噪声源。

噪声的特点：局部性污染，不会造成区域或全球污染；噪声污染无残余污染物，不会积累。

10lg 10lg1.74 2.4DI Q ===7.已知某声源均匀辐射球面波，在距声源4m 处测得有效声压为2Pa ，空气密度1.23/kg m 。

使计算测点处的声强、质点振动速度有效值和声功率。

解：2222,,,000,0p p D V e e I Dc D W IS W S p u S p cu S e e e c c S t p u e u u e e c ρρρ=======∆==8.在半自由声场空间中离点声源2m 处测得声压的平均值为88dB ，（1）求其声功率级和声功率；（2）求距声源5m 处的声压级。

解：（1） 按球面波考虑、解倍频程F=0.3治理前响度指数分别为N 1=18（sone ），N 2=50（sone ），N 3=55（sone ），N 4=50（sone ），N 5=30（sone ）治理后N 1=10（sone ），N 2=23（sone ），N 3=29（sone ），N 4=23（sone ），N 5=22（sone ）治理前总响度max max =()i N N F N N +-∑前=55+0.3⨯(18+50+55+50+30-55)=99.4(sone)治理后总响度max max =()i N N F N N +-∑后=29+0.3⨯(10+23+29+23+22-29)=52.4(sone)响度下降百分率为N -N99.4-52.4=100%=100%47%N 99.4η⨯⨯=后前前（1） 0.199.79.98.37.6 6.58.47.2110lg 1010lg(1010101010101010)101.6()pi n L p i L dB ===+++++++=∑查图2-12其工作4h ，在86dB （A ）的噪声下工作2h ，问谁受到的危害大？解乙接受的等效声级为甲为82db(A)，所以乙的危害大。

气体放电物理知识要点总结1．气体放电过程中一般存在六种基本粒子：电子，正离子，负离子，光子，基态原子（或分子），激发态原子（或分子）。

2．光子能量,其中为光的频率，h为普朗克常数。

3．原子能量由原子内部所有粒子共同决定，通常人们感兴趣的是原子最外层电子即价电子，因为气体放电过程主要是由最外层电子参加的。

原子通常处于稳定的能级，成为基态（基态能量E1），当价电子从外界获得额外能量时，它可以跳跃到更高能级，此时原子处于激发态（激发态能量E2），电子处于激发态的时间很短，然后会跃迁到基态或低激发态，并以光子形式释放出能量（）。

当电子获得的能量超过电离能时，电子就与原子完全脱离而成为自由电子，原子变为正离子。

4．正离子也可被电离，负离子是电子附着到某些原子或分子上而形成的。

负离子的能量等于原子或分子的基态能量加上电子的亲和能。

气体放电中的带电粒子是电子和各种离子（正离子和负离子）。

每种离子都将影响气体放电的电特性，电子的作用通常占主导地位。

5．波数等于波长的倒数，表示在真空中每厘米的波长个数。

即6. 原子所处的状态取决于其核外电子的运动状态，可用四个量子数来描述。

主量子数n(n=1,2,3…), 它是由电子轨道主轴的尺寸决定；轨道角量子数l，(l=0,1,2,3…n-1),它是由椭圆轨道的短轴和长轴之比决定。

轨道磁量子数m l,其取值范围为，它是由轨道相对于磁场的位置决定的；自旋磁量子数.7．在光谱中，将电子组态用规定的符号来标志，轨道角量子数用字母s,p,d,f等表示，相应的l值分别为0，1，2，3等。

电子组态所形成的原子态符号可以表示为第二章.气体放电的基本物理过程1．带电离子的产生方式：碰撞电离，光电离，热电离，金属表面电离2．电子与原子碰撞时，若碰撞不引起原子内部的变化，这种碰撞称为弹性碰撞，若电子能量足够大，电子与原子碰撞后，可引起原子内部发生变化，即引起原子的激发或电离，这种碰撞称为非弹性碰撞。

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。

低温等离子体什么是低温等离子体低温等离子体的产生方法低温等离子体的应用领域什么是低温等离子体？冰升温至0℃会变成水，如继续使温度升至100℃，那么水就会沸腾成为水蒸气。

随着温度的上升，物质的存在状态一般会呈现出固态→液态→气态三种物态的转化过程，我们把这三种基本形态称为物质的三态。

那么对于气态物质，温度升至几千度时，将会有什么新变化呢? 由于物质分子热运动加剧，相互间的碰撞就会使气体分子产生电离，这样物质就变成由自由运动并相互作用的正离子和电子组成的混合物（蜡烛的火焰就处于这种状态）。

我们把物质的这种存在状态称为物质的第四态，即等离子体(plasma)。

因为电离过程中正离子和电子总是成对出现，所以等离子体中正离子和电子的总数大致相等，总体来看为准电中性。

反过来，我们可以把等离子体定义为：正离子和电子的密度大致相等的电离气体。

从刚才提到的微弱的蜡烛火焰，我们可以看到等离子体的存在，而夜空中的满天星斗又都是高温的完全电离等离子体。

据印度天体物理学家沙哈(M·Saha，1893-1956)的计算，宇宙中的99.9%的物质处于等离子体状态。

而我们居住的地球倒是例外的温度较低的星球。

此外，对于自然界中的等离子体，我们还可以列举太阳、电离层、极光、雷电等。

在人工生成等离子体的方法中，气体放电法比加热的办法更加简便高效，诸如荧光灯、霓虹灯、电弧焊、电晕放电等等。

在自然和人工生成的各种主要类型的等离子体的密度和温度的数值，其密度为106（单位：个／m3）的稀薄星际等离子体到密度为1025的电弧放电等离子体，跨越近20个数量级。

其温度分布范围则从100K的低温到超高温核聚变等离子体的108-109K （1-10亿度）。

温度轴的单位eV(electron volt)是等离子体领域中常用的温度单位，1eV=11600K。

通常，等离子体中存在电子、正离子和中性粒子(包括不带电荷的粒子如原子或分子以及原子团)等三种粒子。