低压气体直流放电击穿特性..doc

实验研究报告 实验名称：低压气体直流放电击穿特性 院系：物理与光电工程学院 班级：物理1301 姓名：徐梦洋 学号：201398004 摘要：通过低气压直流辉光放电发生装置，研究了氩气的气压与击穿电压的关系，在放电极板间隙及极板材质不变的情况下，得到了氩气的帕邢曲线，给出了氩气的最小击穿电压和最佳击穿条件. 关键词：帕邢定律；放电击穿；击穿电压；直流辉光放电 ?引言?；?气体在常态下是良好的绝缘体，在直流电场下没有载流能力，但在一定激励作用下，使气体中的中性粒子发生电离形成正负电离的粒子，当粒子数达到一定数目时，气体就成了导体，在此情形下施加一定的电场，粒子在场作用下会定向移动，就发生了气体放电现象????.????气体放电分为自持放电和非自持放电，非自持放电指的是存在外致电离源的条件下才能维持放电，而支持放电指去掉外致电离源的条件下????，仍能维持放电????.气体从非自持放电到自持 实验目的：（1）通过实验了解气压的测量原理以及低气压的实验和维持方法。通过实验进一步了解气体放电的过程，对理论上气体放电的过程有进一步的认识。（2）体验到从实验现象的分析到理论普遍性规律的一般认识过程，培养出理论联系实际的物理学思考的品质。 实验原理： 常态下气体是绝缘体，不导电，但是如果有一定的外界条件，使气体中性粒子发生电离，并且数量达到一定的比例，在外加电场的情况下就会导电产生气体放电现象。其中又分为自持放电和非自持放电。自持放电是在没有外电离作用下可以维持放电的现象，而非自持放电是指在有外电离作用下才可以维持放电。气体首先在外电离因素的支持下可以在电场中传导电流，当电场增大到一定的程度。电流迅速增加，即使没有外界的电离作用，放电仍可以维持，此时气体从非自持放电转化为自持放电，这种现象就叫做气体的击穿，此时所需要的电场强度就是击穿场强，相应的电压就是击穿电压。 上述的这类过程就叫做汤森放电，汤森认为，气体在宇宙射线或者其它因素的影响下，本身就有一定的电离，称为剩余电离。当外加电场不够大时，点电流很小，电流密度很低，在空间的分布是均匀的，此时电流随着电压的增大是线性增加，趋于饱和。这个过程是暗放电，不发光。当电场足够大时，电子的能量越来越大，发生电子碰撞，从而电子的数量进一步提高，电流快速增加，与此同时，会产生光辐射，从而有光电效应的产生。同时也会产生离子，随着电场的增加离子的能量增加，会轰击阴极产生二次电子发射，极大的提高了阴极发射电子的速率，当阴极发射足够强时发生电子击穿，条件如下： 1889年帊刑经过一系列的实验发现了帊刑定律 A和B为实验常数，其中击穿条件可以表示为： 实验过程?;实验装置为大连理工物光学院制造的低气压直流辉光放电发生装置，具备水冷系统以及氩气的控制与调节系统。放电管构 图表 1辉光放电管构造示意图 1水冷法兰??2阴极??3双探针??4等离子体?5阳极??6玻璃管??7气体流量管 实验前将玻璃管抽真空至1~2pa，调节减压阀，改变通气流量，使放电管内的气压为10Pa，调节输出电压，记录气体击穿瞬间的击穿电压值，放电管气压间隔5pa，依次测量值至100pa，得到组线性区的气体压强与击穿电压值，而后将压强调制10pa，在从10pa按顺序降至4pa测量其中4组非线性区的气体压强与击穿低压值。测量值如图?2所示 实验数据与处理 d=89.5mm 列1 列2 列3 列4 列5 列6 列7 列8 列9 列10 列11 列12 列13 列14 列15 列16 列17 P(pa） 4.1 5.9 8 10 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 V1(v） 650 560 522 476 464 510 546 559 583 612 644 686 756 810 858 900 V2(v） 664 544 498 474 462 499 548 558 585 61 1 648 685 761 810 850 915 V3(v） 660 548 518 470 463 501 547 559 585 607 650 688 758 806 848 925 平均值(v) 658 550.667 512.667 475 463 503.333 547 558 584.333 610 647.333 686.333 758.333 808.667 852 913.333 Pd(pamm) 366.95 528.05 716 895 895 1342.5 1790 2237.5 2685 3132.5 3580 4027.5 4475 4922.5 5370 5817.5 30 35 40 45 50 55 60 65 583 612 644