Đề tài Sự phóng điện lạnh

Nội dung text: Đề tài Sự phóng điện lạnh

1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP.HCM. BỘ MƠN VẬT LÝ ỨNG DỤNG. ĐỀ TÀI SEMINAR: SỰ PHĨNG ĐIỆN LẠNH GVHD: PGS.TS LÊ VĂN HIẾU HVTH: HỒNG VĂN ANH
2. SỰ PHĨNG ĐIỆN LẠNH Sự phĩng điện lạnh chỉ xảy ra trong ống phĩng điện cĩ áp suất rất thấp vào khoảng vài mmHg.Nếu làm nguội catot bằng cách đặc biệt thì sự phĩng điện lạnh trong khơng khí với áp suất khí quyển sẽ xảy ra. Nguyên nhân cơ bản gây ra sự phĩng điện lạnh là sự phát xạ electron ở catot, trước tiên là do sự va chạm giữa các ion dương với catot và do tác dụng bức xạ riêng của sự phĩng điện. Cĩ thể chia bộ phĩng điện thành 3 phần khác nhau:Catot.Anot,cột dương.
3. I. Cấu tạo và cơ chế hoạt động của ống phĩng điện: Gồm 3 phần:Cathode,Anode,cột dương. ¸áp suất: B 750 P1=P khí quyển D Cathode Anode 100 P2=100 mmHg Cột dương Anode Miền tối Cathode 10 P3=10 mmHg A V 1 P4=1 mmHg P k U
4. II. Sự phát xạ điện tử ở catot: Hai cực anot và catot cĩ điện trường E ,thế năng của điện tử tại vị trí x bằng : W(x) = W0 – e.E.x. Cơng thốt hiệu dụng khi cĩ trường ngồi: E = 00 − A =  − e eE làm giảm cơng thốt electron. Khi đĩ điện tử cĩ thể phát xạ bằng hiệu ứng đường ngầm ra khởi catot.
5. Phát xạ điện tử thứ cấp : Các ion dương dưới tác dụng của điện trường chuyển động đập vào catot gây ra phát xạ điện tử thứ cấp ở catot.Lượng điện tử phát xạ thứ cấp phụ thuộc vào vận tốc và gĩc bắn phá của các ion dương, vật chất bề mặt catot,thường người ta phủ một lớp các chất(Bari oxit) cĩ thể gây ra sự bức xạ dễ dàng,. Khi các electron va chạm với các phân tử Hg,kích thích Hg làm bức xạ ra tia tử ngoại.Tia tử ngoại chiếu đến catot gây ra hiện tượng quang điện.
6. Mọi sự phĩng điện trong chất khí được phân biệt với nhau chủ yếu nhờ cơ cấu cathode. Chính nhờ sụt thế ở catot mà sinh ra sự phát xạ mạnh các e từ bề mặt cathode. Với hồ quang điện,cathode bị nung nĩng đến nỗi sinh ra phát xạ nhiệt e. Các trường hợp khác thì cĩ sự phát xạ e rất mạnh từ catot là do tác dụng của điện trường mạnh.
7. TẠI SAO CĨ CỘT SÁNG DƯƠNG CỰC ? Các electron cĩ động năng rất lớn khi ra khỏi miền tối  cĩ thể ion hĩa nguyên tử khí hoặc tái hợp với ion dương nếu chúng va chạm trên đường đến anơt Ion hĩa Nguyên tử Va chạm (phântử)khí Electron Sự phát sáng Ion dương Tái hợp
8. Bơm chân khơng C t d ng an t Miền tối catốt ộ ươ ố
9. Cột Dương Cột dương là một dạng plasma khơng đẳng nhiệt.Nĩ cĩ tính chất đối xứng,tức là các đại lượng đặc trưng cho plasma (điện trường,nồng độ hạt,vận tốc cuốn,mật độ dịng ) chỉ phụ thuộc vào bán kính r của ống phĩng. Cường độ điện trường ở cột dương khơng thay đổi về hướng và độ lớn khi cĩ cùng r.
10. Điện trường chia làm 2 phần: EZ dọc theo trục Z và Er hướng từ tâm ra ngồi.Er = 0 ở tại tâm,và tăng dần theo hướng đến thành ống. R E = Ez Ez Z O Ez Er
11. Các tính chất vật lý của cột dương: 1. Nhiệt độ điện tử Te trong cột 11 1 eVii a81 KV 22 2 2 x xc==;(()) dương: (Cp0 R)x (1+ )=e x KTe  i0 m 2,405 2. Phương trình độ linh động: I = 0,432n(0)R2eEz. Độ phĩng điện tỷ lệ thuận với nồng độ điện tử. dφ(r) 3.Thế φ(r):E =- r dr en(0) D 4. Dịng ion trong thành ống: JJ= 2,405. (2,405) n iw 1 R
12. Sự kích thích và ion hĩa trong cột dương phĩng điện Cĩ thể xảy ra các quá trình sau: e + A → A+ + e + e. e + M → M+ + e + e. e + A → A* + e. A+ + A → A+ + A+ + e. A + A → A+ + A + e. A + A → A* + A A + A+ → A++ + A + e, Trong đĩ: e là electron; A là nguyên tử;A+ là ion một điện tích ; A++ là ion hai điện tích; A* là nguyên tử kích thích; M là phân tử.
13. Ứng dụng sự phĩng điện lạnh làm đèn báo(đèn mắt mèo).Chế độ làm việc của mạch vơ tuyến kỹ thuật khác nhau.Tác dụng chính của đèn chỉ báo là ổn định điện áp.
14. Ứng dụng để chế tạo đèn túyp: Sơ đồ cấu tạo: Ống thủy tinh Điện cực
15. CẤU TẠO Đèn huỳnh quang électrode Hg 254 nm Phosphores red + blue + green = white 2+ Blue : BaMgAl10O17:Eu 450 nm 3+ 3+ 550 nm Green : LaPO4:Tb / (Y,Gd)BO3:Tb 610 nm 3+ Red : (Y,Gd)BO3:Eu
16. Cấu tạo: a . Ống thủy tinh: Ống thủy tinh cĩ chiều dài từ 0.3m đến 1,2 m.Mặt bên trong cĩ phủ một lớp huỳnh quang: Blue : BaMgAl10O17:Eu3+; Green : LaPO4:Tb3+ / (Y,Gd)BO3:Tb3+ Red : (Y,Gd)BO3:Eu3+.Trong ống khí cịn cĩ khí trơ:Ne,Ar cĩ tác dụng làm giảm điện thế mồi và hơi khí thủy ngân ở áp suất thấp khoảng vài mmHg. B. Hai điện cực: Hai điện cực làm bằng hai cuộn dây vonfram được phủ một lớp Barioxit để dễ dàng phát xạ điện tử.Hai điện cực nối với nguồn điện.
17. 2. CƠ CHẾ PHÁT QUANG: Khi cĩ dịng điện chạy qua ống khí hơi thủy ngân,các e sẽ va chạm với hơi Hg,kích thích các nguyên tử chuyển lên mức năng lượng cao hơn,trạng thái kích thích tồn tại trong thới gian ngắn và trở về trạng thái cơ bản và bức xạ ra tia tử ngoại.Tia tử ngoại cĩ bước sĩng 254(85%) nm và 185(12%)nm.Khoảng 3% là ánh sáng nhìn thấy(365,405,546nm).
18. Sơ đồ chuyển mức năng lượng Kích thích ≈ 103 Khơng bức xạ cm-1 0 Hấp thụ 4 -1 ≈ 10 cm Bức xạ λpq> λkt Trạng thái cơ bản
19. Các bức xạ này đập vào chất phát quang các chất phát quang này hấp thụ mạnh các bước sĩng 254nm và chuyển hĩa thành ánh sáng nhìn thấy được. Photon phát quang cĩ bước sĩng lớn hơn bước sĩng ánh sáng kích thích:λpq>λkt
20. Trộn màu ánh sáng 450 + 550 + 610 nm = blanc → Gree + Blue + Red = white Do đĩ ánh sáng nhìn thấy phát ra từ đèn huỳnh quang co màu trắng. Terres rares
21. Cách khởi động: Để khởi động ta cần cĩ một thế lớn hơn là thế áp vào 2 điện cực để duy trì plasma trong ống.Ta sử dụng một cuộn cảm và con chuột để khởi động.Điện áp hai đầu tụ của chuột khoảng 400v,xảy ra sự phĩng điện,làm ion hĩa chất khí. Sau khi phĩng điện khí thì 2 cực của con chuột sẽ nguội dần và khơng phĩng điện nữa.