방전 튜브는 저압에서 가스로 채워진 유리 튜브입니다. 튜브의 전극을 가로 질러 고전압이 가해지면 내부 가스가 이온화되어 전기 흐름이 발생합니다. 다음은 프로세스의 고장입니다.
1. 초기 전자 생성 :
* 외부 출처 : 소수의 자유 전자가 처음에는 다음과 같이 존재합니다.
* 우주 광선 : 이 고 에너지 입자는 가스 분자를 이온화 할 수 있습니다.
* 열 배출 : 음극이 가열되면 전자를 방출 할 수 있습니다.
* 광전 효과 : 빛은 음극에서 전자를 노크 할 수 있습니다.
* 이 초기 전자는 전극 사이의 고전압에 의해 가속됩니다.
2. 전자 원자 충돌 :
* 가속 전자는 가스 원자와 충돌하여 에너지 전달.
* 에너지 전달이 충분하면 원자를 흥분 시키거나 이온화 할 수 있습니다.
* 흥분 : 원자는 에너지를 흡수하여 전자를 더 높은 에너지 수준으로 이동합니다.
* 이온화 : 에너지 전달은 원자에서 전자를 완전히 제거하여 양의 이온과 유리 전자를 생성하기에 충분합니다.
3. 연쇄 반응 :
* 새로 생성 된 자유 전자는 전기장에 의해 가속되고 다른 원자와 충돌하여 추가 이온화를 초래합니다.
* 이 과정은 캐스케이드 효과를 만들어 자유 전자와 이온의 수를 빠르게 증가시킵니다.
* 이것은 가스를 통한 전도성 경로를 만듭니다.
4. 배출 형성 :
* 이온화 된 가스는 전자가 에너지 수준을 낮은 에너지 수준으로 전환함에 따라 빛을 방출함에 따라 방전 튜브에서 가시 빛을 만듭니다. .
* 방출 된 빛의 유형은 튜브에 사용 된 가스에 따라 다릅니다.
5. 전류 흐름 :
* 가스에서 전자와 이온의 흐름은 전류를 구성합니다.
* 고전압이 적용되는 한 전류가 지속됩니다.
이온화에 영향을 미치는 요인 :
* 가스 압력 : 더 낮은 압력은 전자와 가스 분자 사이의 충돌이 적기 때문에 이온화가 더 높아집니다.
* 전압 : 더 높은 전압은 전자를보다 효율적으로 가속화하여 이온화를 증가시킵니다.
* 가스 유형 : 다른 가스마다 이온화 전위가 다릅니다 (전자를 제거하는 데 필요한 에너지).
* 온도 : 온도가 높을수록 유리 전자의 수가 증가하여 더 많은 이온화가 발생합니다.
방전 튜브의 적용 :
* 형광등 : 방전 튜브에는 이온화 될 때 UV 광을 방출하는 수은 증기가 포함되어 있습니다. 그런 다음이 빛은 튜브의 내부 벽에있는 형광체 코팅에 의해 가시 광선으로 변환됩니다.
* 네온 표시 : 네온 가스는 이온화되면 붉은 빛을 발산하며 광고 및 간판에 사용됩니다.
* 가스 레이저 : 이 레이저는 이온화 된 가스 원자의 여기 상태를 사용하여 일관된 빛을 생성합니다.
* 혈장 물리 연구 : 방전 튜브는 혈장 특성 및 상호 작용을 연구하기위한 제어 환경을 제공합니다.
중요한 참고 :
* 방전 튜브의 가스는 완전히 이온화되지 않았습니다. 작은 부분의 원자만이 이온이됩니다.
* 이온화 과정은 역동적이며 이온과 전자가 지속적으로 재결합합니다.
방전 튜브에서 이온화 공정을 이해함으로써, 우리는 고전압 조건에서 가스의 거동에 대한 통찰력 과이 현상이 가능하게하는 다양한 응용 분야를 얻습니다.
