
【电】 Townsend ionization coefficient
汤生电离系数(Townsend ionization coefficient)是气体放电理论中的核心参数,用于量化电子在电场中运动时引发碰撞电离的效率,其英文全称为"Townsend ionization coefficient",常用符号α表示。该系数由英国物理学家约翰·西利·汤生(John Sealy Townsend)在1903年提出的汤生放电理论中首次定义。
从物理机制分析,α的数值代表单个电子在单位路径长度(通常以厘米为单位)内通过碰撞电离产生的电子-离子对数量。其数学表达式为: $$ alpha = frac{1}{p} e^{-B/(E/p)} $$ 其中p为气体压强,E为电场强度,B为与气体种类相关的实验常数。这一公式在《电气工程手册》(第7版)的气体放电章节中有详细推导。
该系数的应用领域包括:
权威参考文献:
汤生电离系数是气体放电理论中的核心参数,由英国物理学家J.S.E.汤森提出,用于描述气体放电过程中电子和离子的电离行为。根据汤森理论,电离系数分为以下三类:
定义为每个电子在沿电场反方向运动时,单位距离内与气体原子碰撞并产生电离的次数。其物理意义反映了电子在电场加速下引发气体电离的能力,与电场强度、气体种类及压强相关。例如,电离电位越高的气体,击穿电压通常也越大。
表示一个正离子沿电场方向运动时,单位路程内通过碰撞产生电离的次数。该系数描述正离子对气体电离的贡献,但实际影响通常远小于α系数,因为正离子质量大、运动速度较慢。
指每个正离子撞击阴极表面时,引发的二次电子发射数量。这一过程是维持自持放电的关键,例如当外部电离源(如光照)被移除后,γ系数需满足条件:
$$
gamma (e^{alpha d} -1) = 1
$$
其中α为第一电离系数,d为电极间距。若满足此式,放电可自我维持。
汤生系数是分析气体击穿、等离子体形成(如等离子电视)的基础。例如,在等离子显示器件中,通过控制气体种类和电场强度调节α和γ系数,以实现稳定的放电发光。
如需进一步了解实验测量或具体气体放电案例,可参考气体放电物理相关文献。
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