Теория Таунсенда

Теории газового разряда, основанные на представлении об ионизации газа, ведут своё начало от классических работ Дж. Дж. Томсона и от работ его ученика Таунсенда. При построении своей теории Таунсенд исходил из экспериментальных работ Л. Г. Столетова. [c.16]

В первоначальной теории Таунсенд не задавался вопросом [c.230]

Математическая теория разряда при плоских электродах, чанная Роговским, основана на добавлении к исходным уравнениям теории Таунсенда уравнения Пуассона в форме [c.246]

Теория разряда Роговского. Математическая теория разряда при плоских электродах, данная Роговским [1248], основана на добавлении к исходным уравнениям теории Таунсенда (491) и (492) уравнения Пуассона в форме ) [c.434]

Согласно классической теории Таунсенда, общую картину возникновения электрического разряда в газе можно представить следующим образом вследствие естественной радиоактивности и космического излучения в воздухе непрерывно образуются свободные заряды. Так как одновременно с ионизацией происходит процесс взаимной нейтрализации положительных и отрицательных ионов (рекомбинация заряженных частиц), то в результате устанавливается динамическое равновесие (постоянная концентрация ионов обоих знаков, приблизительно равная 1000 пар ионов в 1 см ). [c.119]

В случае цилиндрических или сферических координат направление-координаты г совпадает с радиусом. В общем случае траектория лавины н(-совпадает с силовой линией поля и задача сильно усложняется, в особенности в тех случаях, когда уже нельзя пренебрегать искажением поля пространственными зарядами, как это делается в первоначальной теории Таунсенда. [c.232]

Но выражение (60,18) ничего не говорит нам ни о плотности тока в самостоятельном разряде, ни о распределении потенциала в этом разряде. Теория Таунсенда подводит нас только к началу самостоятельного разряда и дальше в своём первоначальном виде ничего дать не в состоянии. [c.235]

Следовательно, если в двух разрядных трубках с плоскими электродами и одним и тем же газом произведение из давления на расстояние между электродами одно и то же, то и напряжение зажигания в обоих случаях одно и то же. Этот закон был установлен экспериментально ещё до появления теории Таунсенда и носит название закона Пашена. [c.239]

Эти опыты показывают, что прп атмосферном давлении теория Таунсенда не в состоянии объяснить ход развития разряда во времени. [c.245]

Сила тока, соответствующего устойчивому режиму (точка Р ), велика. Таким образом, эта качественная теория хорошо объясняет возрастание тока прп пробое и приводит к выводу, что это возрастание не безгранично, как вытекало по теории Таунсенда из равенства (60,11), а хотя и велико, но всё же конечно. [c.249]

Зажигание разряда в длинных трубках. Теория Таун-сенда-Роговского не учитывает влияния на движение электронов в разряде ни поверхностных зарядов, образующихся на стенках разрядной трубки, ни других возможностей возникновения в разряде поперечного градиента потенциала. Она даёт наглядное и близко отвечающее действительности представление о процессах газового разряда в широких разрядных сосудах или, точнее, для случая, когда расстояние между электродами того же порядка или меньше, чем диаметр разрядной трубки. В случае длинных трубок картина зажигания разряда, даваемая теорией Таунсенда-Роговского, требует дополнений, особенно при очень Низких давлениях газа (порядка долей миллиметра рт. ст.). [c.255]

Около 1930 года теория Таунсенда была дополнена Роговским путём учёта искажения, вносимого в электрическое поле разрядного промежутка наличием в этом промежутке заряженных частиц. Влияние избыточного объёмного заряда одного знака на поле учитывается уравнением Пуассона [c.391]

Исходные положения теории Таунсенда-Роговского и теории Ленгмюра имеют много общего. [c.393]

Существенное значение приписывается процессам на катоде. По теории Таунсенда-Роговского самостоятельный разряд пе может развиваться и поддерживаться без процессов на катоде, за исключением случая высокочастотных разрядов. Для того чтобы длительно существовала плазма Ленгмюра, необходимо наличие области катодного падения тлеющего разряда или необходимо наличие в разрядной трубке катода, из которого происходит обильное выделение электронов путём термоэлектронной или автоэлектронной эмиссии. [c.394]

Согласно теории Таунсенда, развитие разряда, сопровождаемое увеличением разрядного тока, происходит, пока число электронов каждой последующей лавины электронов, выходящих из катода путём -процессов, больще, чем в предшествующей. Последовательные лавины как бы постепенно раскачивают друг друга. Таким образом, время формирования разряда, равное времени раскачивания электронных лавин, должно равняться времени прохождения нескольких лавин от катода до анода, включая каждый раз время на обратное движение положительных ионов от анода до катода. Это время, как показывают расчёты, должно быть при обычных размерах разрядных трубок порядка 10 секунды. [c.432]

Разрядный промежуток принимается более или менее однородным. Так, в теории Таунсенда-Роговского число электронов, выходящих за 1 сек с каждого равновеликого элемента поверхности катода, считается одинаковым концентрация электронов и напряжённость электрического поля одинаковы для каждого поперечного сечения разрядного промежутка. В теории Ленгмюра вдоль оси разряда плазма однородна концентрация электронов и напряжённость поля (продольный градиент) постоянны. В направлении, перпендикулярном к оси разряда, продольная составляющая напряжённости поля также постоянна поперечная составляющая напряжённости поля и концентрация электронов меняются монотонно. Разряд проходит по всему поперечному сечению трубки. [c.394]

Количественное оформление теории стримеров дали в 1939 и и 1940 годах Мик и Лёб. Существенной чертой теории стримеров является отказ от более или менее равномерного поля теории Таунсенда-Роговского с продольной составляющей, одинаковой для различных точек одного и того же поперечного сечения разрядной трубки. Теория стримеров учитывает искажение поля зарядами, сосредоточенными в головке каждой отдельной лавины и каждого стримера. [c.397]

В своей теории Таунсенд вводит три коэффициента, характеризующих процесс ионизации газа электронами и положительными ионами. Таунсенд обозначает через се число ионов (и равное ему число свободных электронов), образуемых одним электроном на 1 см пути в направлении от катода к аноду вследствие неупругих столкновений электронов с нейтральными частицами газа, через Р — число свободных электронов, образуемых таким же образом одним положительным ионом на 1 см пути в направлении от анода к катоду. Коэффициенты ог и зависят от природы и давления газа и от напряжённости поля в данной точке разряда. При постоянном в пространстве и времени поле, что имеет место при плоских электродах, и постоянном [c.409]

В своей первоначальной теории Таунсенд придавал большое значение объёмной ионизации положительными ионами. Поэтому он вывел первоначально выражение для тока несамостоятельного разряда, учитывая лишь коэффициенты ос и и пренебрегая теми процессами, которые находят своё отражение в коэффициенте у. Мы дадим здесь вывод Таунсенда в расширенном виде, учитывая одновременно все три коэффициента с , и у. [c.413]

Другим дополнением теории Таунсенда явился учёт при подсчёте объёмной ионизации не только неупругих соударений первого рода, но и неупругих соударений второго рода. Этот учёт не изменяет вида уравнений теории, а придаёт лишь несколько 1шое значение коэффициенту объёмной ионизации ас. Наконец, последнее по времени дополнение теории Таунсенда-Роговского заключается в иной расшифровке коэффициента поверхностной ионизации Г- Оказалось, что выход электронов из катода совершается не только под действием ударов положительных ионов, ио и вследствие ряда других причин. [c.392]

Режим, соответствующий точке Рг (рис. 183), устойчив потому, что при случайном увеличении тока ионизационное нарастание тотчас же становится меньше единицы и плотность тока разряда уменьшается. При случайном уменьшении тока происходит обратное. Сила тока, соответствующего точке Ро, очень велика. Таким образом, качественная теория Роговского хорошо объясняет возрастание тока при пробое и приводит к выводу, что это возрастание не безгранично, как это давала теория Таунсенда (приравнивание пулю знаменателя), а хотя и велико, но всё же конечно. [c.437]

Вместе с тем теория Роговского вводит нас в область самостоятельного разряда, в то время как теория Таунсенда бессильно останавливалась на границе перехода несамостоятельного разряда в самостоятельный. Отрезок ОЛ.1 (рис. 182) соответствует катодному падению потенциала в тлеющем разряде, горизонтальный отрезок Л4Л — малому градиенту потенциала в положительном столбе [1253]. Дальнейшее развитие теории зажигания разряда Роговским и другими смотрите [1233, 1214, 1375—1380]. [c.437]

Успехи методики измерения пробоев при очень малых избыточных напряжениях позволили еще раз произвести проверку применимости теории Таунсенда. Когда AVjVg очень мало (рис. 111), настолько велико, что даже ионы имеют определенную вероятность пройти через короткие разрядные промежутки, но все же фотоэмиссия электронов с катода остается и в этом случае, по-видимому, основным вторичным эффектом. Кроме того, при наличии некоторых поверхностных слоев на катоде возможен особый вид низковольтной автоэлектронной эмиссии [5]. При больших избыточных напряжениях время [c.220]

Теория Таунсенда. Таунсендовским разрядом называется такая форма разряда, при которой сила тока разряда настолько мала, что искажением поля, происходящим от пространственных зарядов, практически можно пренебречь. Своё наименование таунсендовский разряд получил по имени английского физика Таунсенда, который дал его теорию [18—20, 1218]. Таунсендов-ский разряд может быть как несамостоятельным, так и самостоятельным (при ограничении плотности разрядного тока большим внешним сопротивлением). От тихого несамостоятельного разряда таунсендовский разряд отличается тем, что в нём имеют место ионизация газа соударениями электронов и развитие электронных лаеин. От дальнейших стадий самостоятельного разряда таунсендовский разряд отличается тем, что благодаря малой плотности тока в нём можно пренебречь искажением поля пространственными зарядами. Постепенно развиваясь, разряд переходит из одной стадии в другую, из таунсендовского в тлеющий, из тлеющего в дуговой. Какой вид разряда устанавливается в стационарном состоянии, зависит, согласно рассмотренным в предыдущей главе внешним условиям устойчивости разряда, главным образом от сопротивления, введённого во внешнюю цепь. [c.409]

Теория Таунсенда была существенно дополнена в 1931— 1932 годах Роговским путём учёта искажения электрическою поля в разряде пространственными зарядами. Это дало возмоя -ность распространить теорию также и на самостоятельный тлеющий разряд. Что касается элементарных электронных и ионных процессов, играющих большую роль в современной электронике, то успешное их исследование и объяснение стало возможным только после открытия электрона в 1897 году и создания теории атома Бора в 1913 году. Из явлений на поверхности катода термоэлектронная эмиссия была обнарулгена в начало 80-х годов прошлого столетия Эдисоном, но не была им пи истолкована, ни применена. Только спустя полтора десятка лет эффект Эдисона был применён для создания первого электровакуумного прибора двухэлектродной катодной лампы , выпрямляющей переменный [c.16]

Впервые сочетание фотоэффекта с несамостоятельным разрядом в газе исследовал А. Г. Столетов, назвавший совокупность наблюдаемых им явлений актино-электрическими явлениями. От наблюдений в воздухе при атмосферном давлении Столетов перешёл к измерениям при пониженном давлении и нашёл,что с уменьшением давления воздуха р сила актино-электрического тока сперва возрастает, затем начинает падать. Столетов установил, что если менять от опыта к опыту разность потенциалов между анодом и катодом, то максимум тока соответствует всегда одному и тому же определённому значению отношения напряжённости поля Е к давлению р. При построении своей теории Таунсенд исходил из экспериментальных результатов, полученных Столетовым. Он дал объяснение наблюдённому Столетовым явлению и ввёл для него [c.242]

Теория лавинных разрядов с учётом роли пространственных зарядов. Роговскпй существенно дополнил теорию Таунсенда [c.245]

Современные теории газового разряда, основанные на представлении об ионизации газа, ведут своё начало от классических работ Дж. Дж. Томсона, начертанной им в 1900 году картины разряда [51, 52] и от работ его ученика Таунсенда [18—20]. Теория Таунсенда была существенно дополнена в 1931—1932 годах Роговским [1214, 1215, 1248—1250] путём учёта искажения электрического поля в разряде пространственными зарядами. Это дало возможность распространить теорию также и на самостоятельный тлеюищй разряд. Явление термоэлектронной эмиссии было исследовано английским физиком Ричардсоном около 1900 года [54, 148]. Ричардсон дал первую количественную теорию этого элементарного процесса. Исследования ионизации [c.28]

Теория Таунсенда-Роговского приложима к несамостоятельному таунсендоБСкому разряду, к катодным частям тлеющего разряда н к коронирующему слою коронного разряда. Характерная черта этих типов и областей разряда заключается в том, что в электронных лавинах направленное движение электронов преобладает над их беспорядочным тепловым движением. [c.392]

Основные явления газового разряда, не укладывающиеся в рамр и теорий Таунсенда-Роговского и Ленгмюра, во-первых, шнуровой разряд — форма разряда, имеющая место при больших довлениях газа и больших силах тока, и, во-вторых, всё разнообразие форм искрового разряда до наиболее грандиозной из них — молнии — включительно. Прежде всего эти виды разряда ни в коей мере не обладают той однородностью, о которой только что была речь. [c.394]

В ртутных лампах сверхвысокого давления количество ртути в лампе, прочность стенок и условия охлаждения рассчитаны таким образом, что эти лампы используются в зависимости от их типа при давлениях ртутного пара от 20 до 100 атм. При этом в узких капиллярных трубках отшнурование разряда достигает такой степени, что во всей трубке очень ярко светится только чрезвычайно тонкая полоска газа. Яркость свечения этого щнура приближается к яркости солнца и, наконец, превосходит её. Диаметр отщнурованного светящегося столбика в этих крайних случаях около 0,1 мм. К такому типу разряда совершенно не приложимы ни теория Таунсенда, ни теория Ленгмюра, так как положение этих теорий об однородности разрядного промежутка и о преобладающей роли ионизации толчком электронов отпадает. [c.395]

Искровой разряд возникает при большой разнице потенциалов между электродами как прерывистая и своеобразная форма разряда, сменяющая слабые токи несамостоятельного разряда. При не слишком больших расстояниях между электродами и не слишком больших давлениях газа напряжение зажигания искрового разряда (искровой потенциал) Уз может быть правильно рассчитано по теории Тауисеггда. Поэтому к искровому разряду подходили с точки зрения теории Таунсенда-Роговского и принимали развитие канала искры за развитие электронных лавин. Роговский предпринял дополнение теории Таунсенда с учётом пространственных зарядов для того, чтобы устранить противоречие между установленным им экспериментально чрезвычайно коротким временем формирования искрового разряда (<ЫО се/с при расстоянии между электродами в 1 сж и нормальном атмосферном давлении) и временем в 10 —10 сек, необходимым по теории Таунсенда для развития разряда. [c.396]

Зная из опыта для какого-либо данного газа коэффициенты а и и их зависимость от напряжённости поля, Таунсенд подсчитывал на основании формулы (512) потенциал залсигания и получал хорошее совпадение с экспериментальными данными. Это послужило причиной, почему теорию Таунсенда долгое время считали за лучшее отображение действительности, чем это имеет место на самом деле. [c.422]

Непосредственное определение времени формирования разряда при искровом пробое в воздухе при атмосферном давлении показало, однако, что в этом случае время формирования разряда при расстоянии между электродами в 1 сл в 100 раз меньше, чем следует по теории Таунсенда. Роговский при помощи катодного осциллографа, способного регистрировать события, происходящие в течение 10 секунд, снял временной ход зажигания разряда в воздухе при атмосферном давлении. Чтобы исключить влияние постепенного нарастания напряжения, он пользовался ударной волной напряжения с очень крутым фронтом, бегущей по параллельным проводам, в конце которых находился испытуемый разрядный промежуток. Осциллографировалось напряжение на электродах разрядного промежутка. При возникновении разряда это напряжение падало до очень малых значений вследствие перераспределения напряжения в цепи при появлении разрядного тока. [c.432]

Опыты Роговского показывают, что при атмосферном давлении теория Таунсенда не в состоянии объяснить ход развития разряда во времени и что в основах этой теории надо сделать существенное изменение. По мнению Роговского, разногласие между теорией Таунсенда и экспериментом происходит из-за того, что тесрия Таунсенда считает поле между электродами равномерным, не учитывая искажений, вносимых в это поле пространственными зарядами в разрядном промежутке. Ещё до того момента, как успели образоваться и достичь катода первые таунсендовские лавины ионов, пробой уже произойдёт, потому что на некотором участке пробойного промежутка около катода вследствие наличия пространственных зарядов создаётся достаточно сильное для этого поле [1242]. [c.433]

Соображения Роговского о роли пространственных зарядов в разряде привели его к существенному дополнению теории Таунсенда и позволили новой теории Таунсенда-Роговского охватить не только несамостоятельный разряд, но и самый процесс перехода разряда в самостоятельный, а также ту стадию самостоятельного разряда, которая носрт наименование тлеющего разряда [1248, 1250]. Однако явление искрового пробоя и эта теория объяснить не смогла, так как искровой разряд не является чисто лавинным разрядом. [c.433]

Постараемся уяснить себе понижение напряжения зажигания с точки зрения представлений теории Таунсенда-Роговското о пробое, насколько это возможно сделать элементарным путём, не прибегая к громоздкому математическому аппарату теории Роговского. [c.446]

Ни теория Таунсенда-Роговского, ни теория Ленгмюра не М01 ли объяснить существование катодного пятна и относящиеся к нему количественные соотнощения. Теория изотермической плазмы рассматривает катодные части дytoвoгo разряда при высоком и сверхвысоком давлении, как область постепенного перехода от высокой температуры шнура (около 6000° К) к сравнительно низкой температуре раскалённого ка- [c.520]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология