Teyori debaz nan egzeyat gaz nan lanp UV 222nm
1. Townsend Electron Lavalas Teyori
Fenomèn nenpòt kouran elektrik ki pase nan yon gaz yo rele kondiksyon gaz oswa egzeyat gaz. Diferan kondisyon fonksyònman yo pral pwodwi diferan fenomèn egzeyat gaz epi yo gen diferan pwopriyete egzeyat. Lè n ap etidye fenomèn dechaj gaz yo, anjeneral, dechaj yo divize an de kategori: ekoulman ki pa -oto-soutni ak pwòp tèt ou-dechaj ki kontinye. Yo rele fenomèn dechaj tranzisyon soti nan ki pa -oto-soutni nan pwòp tèt ou-pann gaz. Dechaj ki pa{-oto{-soutni, refere a yon fenomèn kote egzeyat kapab kenbe sèlman anba kondisyon yon sous iyonizasyon ekstèn. Oto--dechaj soutni refere a yon fenomèn kote yo ka toujou kenbe egzeyat lè yo retire sous iyonizasyon ekstèn lan. Anba aksyon yon sous ionizasyon ekstèn, lè vòltaj la atravè tib egzeyat lanp UV 222nm ogmante nan yon sèten valè ase, aktyèl la andedan tib la toudenkou ogmante. Nan moman sa a, si yo retire sous la ionizasyon, aktyèl la egzeyat toujou gwo ase, se sa ki, fòmasyon nan egzeyat la nan moman sa a pa gen anyen fè ak prezans oswa absans nan sous la ionizasyon ekstèn, epi yo rele eta sa a pwòp tèt ou -dechaj soutni. Pwosesis tranzisyon egzeyat soti nan dechaj ki pa-oto-soutni pou ale nan pwòp tèt ou-dechaj kontinyèl yo rele pwosesis dekonpozisyon gaz oswa pwosesis ignisyon. Fenomèn egzeyat sa a ak teyori te premye etidye ak etabli pa syantis Townsend nan kòmansman 20yèm syèk la, kidonk li rele Townsend egzeyat. Apre yo fin analize yon gwo kantite sitiyasyon eksperimantal, Townsend te kwè ke elektwon deplase nan yon jaden elektrik inifòm, kontinyèlman pran enèji nan jaden elektrik la, ak elektwon fè kolizyon ak atòm gaz yo lakòz ionizasyon ak pèdi enèji. Nan eta a ekilib, de pati sa yo nan enèji yo ta dwe egal. Patikil ki fèk iyonize chaje yo akselere pa jaden elektrik la epi yo ka lakòz tou ionizasyon. Lè yon elèktron inisyal kouri soti nan katod la nan anod la epi li lakòz ionizasyon kolizyon, 1ye, 2yèm, 3yèm, 4yèm, ... ionizasyon kolizyon yo rive nan sekans, ak elektwon yo ki fèk pwodwi tou deplase nan anod la epi yo pwodui ionizasyon kolizyon. Kantite elektwon k ap deplase nan anod la ogmante a 2, 4, 8, 16, ... Kantite elektwon ogmante tankou yon lavalas, kidonk yo rele l yon lavalas elèktron. Teyori elèktron lavalas aplikab nan rejyon an egzeyat kote mouvman an dirije nan elektwon domine anba aksyon an nan jaden elektrik la, ak mouvman an tèmik iregilye nan elektwon se nan yon pozisyon dezavantaj, ki se tou reflete nan pwosesis la travay nan lanp lan UV 222nm. 2-1, ki ka divize an twa pati: T0, T1, ak T2. Nan rejyon an T0, vòltaj ki genyen ant elektwòd yo trè ba, ak aktyèl la ap koule tankou dlo nan gaz la tou piti anpil. Jan yo montre nan Figi 2-1, li leve soti nan zewo ak Lè sa a, gen tandans nan saturation. Sa a se rezilta a nan migrasyon an dirije nan patikil chaje anba aksyon an nan jaden elektrik la anba ionizasyon rezidyèl. Akòz radyasyon reyon cosmic ak eleman radyo-aktif nan kwout tè a, gen yon sèten kantite elektwon ak iyon nan nenpòt gaz nenpòt ki lè ak kote. Fenomèn sa a rele ionizasyon rezidyèl. Nan absans yon jaden ekstèn, patikil sa yo chaje deplase owaza nan espas tankou molekil gaz. Lè yo aplike yon vòltaj ki ba atravè tib egzeyat lanp UV 222nm, elektwon ak iyon deplase direksyon anba aksyon an nan jaden an, kidonk aktyèl la piti piti ogmante soti nan zewo. Lè vòltaj ki genyen ant elektwòd yo gwo ase, tout patikil chaje ka rive nan elektwòd yo, ak nan moman sa a, aktyèl la rive nan yon sèten valè maksimòm. Dansite patikil chaje ki te pwodwi pa ionizasyon rezidyèl se jeneralman trè fèb, kidonk valè aktyèl saturation nan rejyon T0 a toujou piti anpil (sou lòd 10^-12 A).Baze sou pwosesis egzeyat debaz ki anwo a, teyori egzeyat Townsend a prezante koyefisyan , , ak η pou dekri mekanis ki enpòtan pou konpreyansyon gaz la, ki mekanis pou konpreyansyon gaz iyonizasyon 2m2m2. lanp.Premye koyefisyan iyonizasyon Townsend la : Li reprezante kantite elektwon gratis ki te pwodwi pa iyonizasyon kolizyon ant yon elèktron ak atòm gaz lè yon elektwon deplase soti nan katod la nan direksyon anod la sou yon distans inite. Pwosesis iyonizasyon sa a yo rele tou pwosesis la.Dezyèm koyefisyan iyonizasyon Townsend la (koyefisyan iyonizasyon volim nan iyon pozitif): Li reprezante kantite kolizyon ant yon ion pozitif ak atòm gaz lè yon ion pozitif deplase soti nan anod la nan direksyon katod la sou yon distans inite. Pwosesis sa a rele tou pwosesis la.Koyefisyan atachman η: Li reprezante pwobabilite atachman yon elèktron pou chak longè inite sou direksyon jaden elektrik la. Atachman diminye kantite elektwon gratis epi, nan yon sans, konkirans ak ionizasyon, ki afekte dirab nan egzeyat nan anviwònman gaz 222nm UV lanp.
2. Teyori Streamer ak Teyori Lidè
Teyori Townsend la derive kritè egzeyat pwòp tèt ou -soutni. Modèl debaz li genyen nan iyonizasyon kolizyon ak lide konvèti soti nan yon lavalas elèktron prensipal nan yon lavalas elèktron segondè kòm yon kondisyon egzeyat pwòp tèt ou -soutni teyori teyori egzeyat gaz. Sepandan, teyori Townsend a pa konsidere deformation nan jaden elektrik deyò aplike pa chaj espas, ni li konplètman konsidere sous la nan premye elektwon nan lavalas segondè elèktron. Li pa ka eksplike reta tan fòmasyon pwosesis la pann, branch nan chanèl egzeyat pandan gwo egzeyat pasyèl, ak fenomèn nan ke pwosesis la egzeyat pa afekte pa materyèl katod. An 1940, Week and Leob te etabli teyori streamer (ki rele tou streamer teyori), ki konplete teyori Townsend la. Peterson te sigjere nan 1970 ke teyori streamer pi aplikab a jaden elektrik inhomogeneous nan kondisyon aktyèl yo, ki se nan gwo siyifikasyon pou optimize estrikti nan elektwòd nan lanp UV 222nm. Dapre teyori streamer, lè yon sèl lavalas elèktron rive nan yon gwosè kritik, yon pwosesis pann trè vit pral rive. Elektwon gwo -vitès fòme yon tèt esferik nan lavalas elèktron, k ap deplase nan direksyon anod la. Konpare ak elektwon, iyon pozitif ak negatif deplase trè dousman epi yo ka konsidere kòm imobil, rete kote yo pwodwi yo fòme yon ke lavalas long chaje pozitivman. Nan presyon atmosferik, vitès la difizyon elèktron piti, ak chaj la nan lavalas la elektwon relativman konsantre, ki evidamman deranje jaden elektrik orijinal la ak chanje jaden elektrik la nan tèt la nan lavalas la elèktron. Akòz jaden elektrik ranfòse devan lavalas elèktron, mouvman akselere elektwon yo mennen nan plis ionizasyon, ak anpil kolizyon elèktron fòme patikil eksite ki lage foton nan tout direksyon lè yo retounen, ki fasil absòbe gaz la pou pwodui fotoionizasyon, jenere elektwon segondè. Kidonk, lavalas elèktron segondè yo te pwodwi pa iyonizasyon kolizyon nan jaden elektrik la ranfòse pa chaj espas ak konvèje ak tèt la nan lavalas inisyal la yo fòme yon kanal streamer, plis devlope nan pann diferans. Teyori Streamer kwè ke egzeyat la soti nan inisyasyon nan pann se pa yon pwosesis chanjman quantitative nan iyonizasyon kolizyon, men yon rezilta chanjman kalitatif nan fotoyonizasyon espas lè inisyal lavalas elèktron devlope nan yon sèten mezi ak kantite chaj ki te pwodwi pa lavalas sub-elektron depase yon sèten valè kritik, ak espas chaj la ekstèn elektrik ekstèn. Lavalas elèktron segondè ki te koze pa fotoyonizasyon konvèje ak lavalas elèktron prensipal la pou fòme yon streamer, egzeyat la vin tounen egzeyat pwòp tèt ou -soutni, epi devlopman nan egzeyat konsève pa fotoyonizasyon espas. Pwosesis fotoyonizasyon espas nan teyori streamer ka byen eksplike reta tan egzeyat la, mòfoloji egzeyat, ak enfliyans nan materyèl motè ak lòt pwosesis fizik ki pa ka eksplike pa teyori Townsend a, ki bezwen konsidere aksan lè etidye estabilite nan egzeyat nan lanp UV 222nm. Pwosesis tankou zèklè ak egzeyat espas long bezwen yo dwe eksplike pa ionizasyon nan tèmik nan teyori lidè. Tou de teyori streamer ak teyori lidè sèlman bay modèl fizik kalitatif, epi pa gen okenn modèl relativman konplè quantitative matematik. Travay rechèch ki vin apre se sitou te pote soti nan metòd eksperimantal. Dapre karakteristik sa yo nan pwosesis la egzeyat nan kouch nan Corona, Corona ka divize an de fòm: fòm lavalas elèktron ak fòm streamer. Lè koub elektwòd Corona a gwo, kouch Corona a trè mens ak relativman inifòm, ak aktyèl la egzeyat relativman ki estab. Egzeyat pwòp tèt ou-soutni an adopte fòm Townsend egzeyat, se sa ki, korona a lè yon lavalas elèktron parèt. Kòm vòltaj la ogmante, kouch corona a ap kontinye elaji, ak lavalas elèktron endividyèl yo fòme streamers, sa ki lakòz yon fòm batman kè nan egzeyat, ak Lè sa a, tranzisyon nan fòm streamer egzeyat Corona. Si reyon koub elektwòd la ogmante, corona a trè entans nan kòmansman an epi li fòme yon fòm streamer le pli vit ke li parèt. Lè vòltaj la ogmante plis, streamers endividyèl devlope fòtman, sa ki lakòz egzeyat bwòs, ak fenomèn nan batman kè nan egzeyat vin pi entans, evantyèlman penetrasyon espas sa a ak sa ki lakòz pann konplè nan espas sa a, ki se ki gen rapò ak lavi sa a ki sèvis ak pèfòmans nan lanp UV 222nm. jaden elektrik inomojèn. Ki baze sou egzeyat Townsend konbine avèk teyori streamer, kritè pann pou jaden elektrik inhomogeneous ka sòti, ki gen siyifikasyon gid pou konsepsyon ak optimize lanp UV 222nm.
