Газдардың иондануы және рекомбинация. Тәуелсіз разряд. Иондау камералары және есептегіштер

Электр тогының газ арқылы өтуін газ разряды деп аталады. Қалыпты жағдайда газ изолятор болады. Тек арнайы шартты сақтағанда ғана газдарда ток тасушылар (электрондар мен иондар) пайда болып, электр разряды тууы мүмкін. Газдардағы ток тасушылар электр өрісінің бар жоқтығына қарамастан сыртқы әсер нәтижесінде тууы мүмкін. Бұл жағдай газдың тәуелсіз (өздік емес) өткізіштігі деп аталады.Өздік емес разряд газдыңжоғары температураға дейін қызуынан, ультракүлгін,радиоактивті және рентген сәулелерінің әсерінен тууы мүмкін. Бүлардың әсерінен газ иондарға ыдырайды. Газ ішінде бұған қарсы рекомбинация процесі қатар жүреді. Әлсіз өріс кезінде тәуелсіз разряд үшін Ом заңы орындалады:

мұнда Δn_i –ионизатор әсерінен пайда болған қос иондар саны, r –пайда болатын және рекобинацияланатын иондар арасындағы пропорционалдық коэффициент.

Өріс күшті болса Ом заңы орындалмайды:

j = e^’ Δn_i·l

мұнда l – электродтардың ара қашықтығы. Бұл кезде ток қанығу мәніне жетеді. Иондау камералары мен есептегіштердің –ядролық бөлшектерді бақылауға және есептеуге, сондай-ақ рентген және гамма сәулелердің интенсивтігін есептеуге арналған құралдардың жұмысы тәуелсіз газ разрядын пайдалануға негізделген. Мұндай құралдардың ең көп қолданылатындары: иондау камералары, пропорционалдық есептегіштер және Гейгер-Мюллер есептегіштері.

Тәуелді разряд кезінде ток тасушыларды туғызатын процестер.Солғын разряд. Доғалық разряд. Найзағай. Плазма туралы түсінік. Газ разрядының техникада қолданылуы.

Ток тасушылар –электрондар мен иондар –тәуелді разряд кезінде әр түрлі процестер есебінен тууы мүмкін. Олардың кейбіреулерін қарастырайық.

1) Электрондардың молекулалармен соқтығысуы. Электрондардың атомдағы энергиялары дискретті өзгереді. Егер электрон энергиясы молекуланы қоздыруға жеткіліксіз болса электрон мен молекуланың соқтығысуы серпімді болады.Бұл кезде электрон молекулаға өз энергиясының азғантай ғана бөлігін береді. Электрон энергиясы жеткілікті үлкен болса соқтығысу серпімсіз болады. Бұл кезде кинетикалық энергияның біршама бөлігі молекуланы қоздыруға шығындалады. Ал молекуланы қоздыруға арналған максимал энергия мынаған тең болады:

мұнда Е₀ –электронның соқтығысуға дейінгі энергиясы.

2) Екінші ретті электрондық эмиссия. Екінші ретті электрондық эмиссия деп қатты немесе сұйық зат бетін электрон немесе иондармен атқылау кезінде электрондардың бөлініп шығуын айтады.

3) Автоэлектрондық эмиссия. Егер металл пластинкаға өте үлкенкернеуліктегі (~ 10⁸ В/м) электр өрісін түсіретін болсақ, онда автоэлектрондық эмиссия деп аталатын құбылыс негізінде электрондар бөлінуі байқалады.

4) Фотоиондану. Молекуланы жоғарғы жиіліктегі электромагниттіктолқындармен сәулелендіргенде ол ионданады.

5) Солғын разряд. Солғын разряд төменгі қысымда пайда болады.Оныңнегізгі бөліктері мыналар: катодтық жарқыл қабыршақ, қараңғы астон кеңістігі, крукс караңғы кеңістігі, солғын жарқыл, фарадей қараңғы кеңістігі және оң бағана.

6) Доғалық разряд. Доғалық разрядөмен қысымда да,өтежоғары қысымдада өтеді. Негізгі процестер қызған катод бетінен ұшқындаған термоэектрондық эмиссия мен газ температурасының жоғарылауынан туған молекулалардың термиялық иондануы болып табылады. Доға плазмасының температурасы 6000⁰К шамасында болады.

7) Ұшқынды және тәжразрядтары электр өрісінің кернеулігіосы газүшін өзінің тесіп өту мәнініе жеткенде пайда болады. Тәж разрядын техникада Электрофильтр есебінде қолданады.

Разряд түрлері:

1. Бықсыма разряд мұнда берілетін кернеу 60-230-қа дейін болуы мүмкін. Өтетін ток күші 1мА –ге бірнеше амперге дейін болуы мүмкін.

2. Солғын разряд – бұларда берілетін кернеу бірнеше 10В -60В дейін болады. Ток күші мкА – мА –ге дейін болады. Бұлар кішкене қысымды, сынапты неонды, кварцты, электр лампаларында істетіледі. Одан тыс санды лампаларда істетіледі. Яғни санағыштарда.

3. Доғалық разряд. Олардың кернеуі 10-15В ал ток күші 1-1000А-ге дейін болады. Бұлар үлкен қысымда сынапты лампаларда істетіледі.

4. Тәжді разряд.Мұнда кернеуі бірнеше кВ болады, ал ток күші бірнеше 100А болады. Бұлар дәнекерлеуде істетіледі.

5. Ұшқынды разряд. Мұнда электр өрісі кернеулігі өте үлкен болып, ионизатордағы кернеу 100В –н үлкен болады. Ток күші мА –дан бірнеше А –ге дейін болады. Бұларды біз найзағайда көреміз. Яғни аспандағы бұлттарда көп мөлшерде оң иондардың топталуынан болады. Сонда аспан қабаты сфералық конденсатордың бір пластинасы болса, жер 2- ші пластина болып, қызмет етсе , зарядтардың соншалықты көп топталғанынан ортадағы ауа қабаты диэлектрик өткізгіштікке айналып зарядтар ағыны пайда болады. Ал бұл жолдағы ауа молекуласын жандандырып найзағай пайда болады.