Doutnavý výboj

Doutnavý výboj  je jedním z typů stacionárního nezávislého elektrického výboje v plynech . Tvoří se zpravidla při nízkém tlaku plynu a nízkém proudu. S nárůstem procházejícího proudu přechází do obloukového výboje .

Na rozdíl od nestacionárních (pulzních) elektrických výbojů v plynech zůstávají hlavní charakteristiky doutnavého výboje relativně stabilní v průběhu času.

Typickým příkladem doutnavého výboje známého většině lidí je záře neonové lampy .

Získání

Nejjednodušším zařízením pro simulaci výboje plynu je zatavená skleněná trubice s elektrodami připájenými na jejích koncích . Trubice má vývod napojený na vývěvu . Elektrody jsou připojeny ke zdroji stejnosměrného proudu o napětí několika tisíc voltů. Po zapnutí zdroje napětí a spuštění vakuové pumpy dochází k následujícím jevům:

1. Při atmosférickém tlaku zůstává plyn uvnitř trubice tmavý, protože aplikované napětí několika tisíc voltů nestačí k proražení dlouhé plynové mezery.

2. Když tlak plynu dostatečně poklesne, v trubici zabliká světelný obloukový výboj. Má podobu tenké šňůrky (na vzduchu karmínové, u jiných plynů jiné barvy) spojující obě elektrody. V tomto stavu sloupec plynu dobře vede proud.

3. Dalším odčerpáváním plynu se svítící šňůra rozmazává a roztahuje a záře vyplní téměř celou trubici. Toto je doutnající výboj. Při tlaku plynu několika desetin milimetru rtuti (stovky pascalů) vyplní výboj téměř celý objem trubice. Záře výboje je rozložena nerovnoměrně. V blízkosti katody je tmavý katodový prostor, u anody je svítící kladný sloupec, jehož délka závisí na tlaku.

Struktura

Rozlišují se následující dvě hlavní části výboje: 1) nesvítící část přiléhající ke katodě, nazývaná tmavý katodový prostor; 2) svítící sloupec plynu, který vyplňuje zbytek trubice až po samotnou anodu. Tato část výboje se nazývá kladný sloupec. Pod určitým tlakem se pozitivní sloupec může rozpadnout na samostatné vrstvy oddělené tmavými mezerami, tzv. vrstvy.

Mechanismus

V doutnavém výboji plyn díky své silné ionizaci dobře vede elektrický proud. Příčiny ionizace plynu v doutnavém výboji jsou emise elektronů z katody působením vysoké teploty nebo silného elektrického pole, následná ionizace molekul plynu dopadem elektronů volnými elektrony emitovanými katodou a letícími směrem k anodě, as také sekundární elektronová emise elektronů z katody způsobená bombardováním katody kladně nabitými ionty plynu. Výboj tedy může být samočinný při napětí mnohem nižším, než je dielektrické průrazné napětí plynu.

Aplikace

Doutnavkové výbojky nacházejí praktické uplatnění jako zdroj světla - plynové výbojky. K osvětlení se často používají zářivky , ve kterých k výboji dochází ve rtuťových parách a neviditelné ultrafialové záření je pohlcováno vrstvou fluorescenční látky - fosforu , pokrývající stěny svítidla a sklo baňky zevnitř. Když je fosfor vystaven ultrafialovému záření, září, což má za následek světlo, které se spektrálními charakteristikami blíží dennímu světlu ( zářivky ). Takové lampy poskytují blízko "přirozenému" osvětlení (ale ne spojité spektrum, jako jsou žárovky ). Spektrum světla vyzařovaného zářivkami obsahuje řadu spektrálních čar - v červené, zelené a modré části spektra s určitou intenzitou a některé spektrální čáry plynů emitujících doutnavým výbojem. Energie viditelného záření je distribuována v těchto úzkých pásmech spektra.

Zářivky jsou mnohem (3-4krát) ekonomičtější než žárovky (u těch druhých je až 95 % energie vyzařováno v infračervené oblasti spektra, pro lidské oko neviditelné).

Zářivky v každodenním životě nahrazují žárovky a ve výrobních a kancelářských prostorách je téměř zcela nahradily. Zářivky však nejsou bez nevýhod. Například ve výrobě je použití zářivek spojeno se škodlivým stroboskopickým efektem , který spočívá v tom, že frekvence blikání žárovek s dvojnásobnou frekvencí střídavého napájecího napětí se může shodovat s rychlostí otáčení hřídelí mechanismů, přičemž rotující části mechanismů ve světle takové svítilny pro člověka budou působit nehybně, „vypnuto“, což může vést ke zranění. Proto se používá přídavné osvětlení pracovní oblasti pomocí jednoduché žárovky, která nemá takovou nevýhodu v důsledku setrvačnosti světelného výkonu žárovkového vlákna. Ve výrobě se za přítomnosti třífázové elektrické sítě tento problém řeší zapínáním lamp v různých fázích (např. každá 1. lampa je napájena fází A, každá 2. fází B atd.), což kompenzuje blikání lamp. U svítidel, které místo klasického spínacího obvodu (startér + tlumivka) využívají vf generátor (tento obvod se používá u tzv. „ekonomických“ svítidel určených k náhradě žárovek), není problém se stroboskopickým efektem .

Výbojky se používají také k dekorativním účelům, v těchto případech jsou opatřeny obrysy písmen, různých obrazců atd. a naplněny plynem s různou barvou záře ( neon , dávající oranžovočervenou záři, nebo argon s namodralým - zelená záře).

Doutnavý výboj se také používá pro čerpání různých plynových laserů , pro plazmové nanášení kovů a v dalších oblastech.

Viz také

Literatura

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie
V bibliografických katalozích
 Zařízení na vypouštění plynu
zenerovy diody
Spínání žárovek
Ukazatele
Vybíječe
  • Vzduch
  • Solenoidový ventil
  • ventil
  • Dlouhá jiskra
Senzory
Druhy výboje plynu
jiný