
【電】 Townsend ionization coefficient
湯生電離系數(Townsend ionization coefficient)是氣體放電理論中的核心參數,用于量化電子在電場中運動時引發碰撞電離的效率,其英文全稱為"Townsend ionization coefficient",常用符號α表示。該系數由英國物理學家約翰·西利·湯生(John Sealy Townsend)在1903年提出的湯生放電理論中首次定義。
從物理機制分析,α的數值代表單個電子在單位路徑長度(通常以厘米為單位)内通過碰撞電離産生的電子-離子對數量。其數學表達式為: $$ alpha = frac{1}{p} e^{-B/(E/p)} $$ 其中p為氣體壓強,E為電場強度,B為與氣體種類相關的實驗常數。這一公式在《電氣工程手冊》(第7版)的氣體放電章節中有詳細推導。
該系數的應用領域包括:
權威參考文獻:
湯生電離系數是氣體放電理論中的核心參數,由英國物理學家J.S.E.湯森提出,用于描述氣體放電過程中電子和離子的電離行為。根據湯森理論,電離系數分為以下三類:
定義為每個電子在沿電場反方向運動時,單位距離内與氣體原子碰撞并産生電離的次數。其物理意義反映了電子在電場加速下引發氣體電離的能力,與電場強度、氣體種類及壓強相關。例如,電離電位越高的氣體,擊穿電壓通常也越大。
表示一個正離子沿電場方向運動時,單位路程内通過碰撞産生電離的次數。該系數描述正離子對氣體電離的貢獻,但實際影響通常遠小于α系數,因為正離子質量大、運動速度較慢。
指每個正離子撞擊陰極表面時,引發的二次電子發射數量。這一過程是維持自持放電的關鍵,例如當外部電離源(如光照)被移除後,γ系數需滿足條件:
$$
gamma (e^{alpha d} -1) = 1
$$
其中α為第一電離系數,d為電極間距。若滿足此式,放電可自我維持。
湯生系數是分析氣體擊穿、等離子體形成(如等離子電視)的基礎。例如,在等離子顯示器件中,通過控制氣體種類和電場強度調節α和γ系數,以實現穩定的放電發光。
如需進一步了解實驗測量或具體氣體放電案例,可參考氣體放電物理相關文獻。
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