Тлеющий разряд

Тле́ющий разряд

Один из видов стационарного самостоятельного электрического разряда в газах (См. Электрический разряд в газах). Происходит при низкой температуре катода, отличается сравнительно малой плотностью тока на катоде и большим (порядка сотен вольт) катодным падением (См. Катодное падение)U потенциала. Т. р. может возникать при давлениях р газа вплоть до атмосферного, однако подавляющее большинство исследований Т. р. проведено при р от сотых долей до нескольких мм. рт. ст. Электроны из катода Т. р. испускаются главным образом под действием ударов положит, ионов и быстрых атомов (и частично — за счёт Фотоэффекта и энергии метастабильных атомов). Для внешнего вида Т. р. в длинной цилиндрической трубке при давлениях порядка десятых долей мм. рт. ст. и выше характерно наличие ряда областей, визуально сильно отличающихся одна от другой (рис. 1). Происхождение этих областей объясняется особенностями элементарных процессов ионизации (См. Ионизация) и возбуждения атомов и молекул. Важнейшей из них, определяющей само существование Т. р. при указанных условиях, является катодное тёмное пространство, в котором в результате ударной ионизации электронами образуются положительные ионы, обеспечивающие эмиссию электронов из катода. Напряжение между электродами Т. р. (напряжение горения) зависит в основном от двух параметров: произведения р на расстояние l между электродами (р․ l) и плотности тока на катоде j. Общая классификация различных форм Т. р. была установлена в исследованиях советского учёного Б. Н. Клярфельда и его учеников. Она распространяется на случай сверхмалых значений p l и j, когда в пространстве между электродами отсутствует Пространственный заряд и поле практически однородно. В таком, по терминологии Клярфельда, простейшем Т. р. отсутствуют упомянутые выше отдельные области и газ ионизуется электронами во всём межэлектродном промежутке. При увеличении p l и j возможно существование двух форм Т. р. — нормального и плотного. В первом из них электроны эмиттирует только часть поверхности катода. При этом j и U остаются постоянными, а с ростом тока эмиссия происходит со всё большей площади катода. Плотный Т. р. наблюдается при больших j. Для него характерно резкое возрастание напряжения горения с ростом тока.

Особой формой Т. р. является разряд с полым катодом (катод имеет форму полого цилиндра или двух параллельных пластин). В таком Т. р. электроны, многократно колеблющиеся между стенками катода, интенсивно ионизуют газ. Т. р. с полым катодом отличается от обычного Т. р. значительно большими плотностью тока и яркостью свечения. Свойства и характеристики Т. р. используются в технике (например, Стабилитроны, Тиратроны Т. р.).

Лит.: Капцов Н. А., Электрические явления в газах и вакууме, 2 изд., М. — Л., 1950; Грановский В. Л., Электрический ток в газе. Установившийся ток, М., 1971; Генис А. А., Гориштейн И. Л., Пугач А. Б., Приборы тлеющего разряда, К.,1963; Актон Д., Свифт Д., Газоразрядные приборы с холодным катодом, пер. с англ., М. — Л., 1965.

Л. А. Сена.

Внешний вид и распределение параметров в нормальном тлеющем разряде при относительно низком давлении: 1 — катод; 2 — астоново тёмное пространство; 3 — астоново свечение (катодная плёнка, катодный слой); 4 — катодное тёмное пространство; 5 — катодное (отрицательное, тлеющее) свечение; 6 — фарадеево тёмное пространство; 7 — положительный столб; 8 — анодная область; 9 — анод.