Hehkupurkaus

Hehkupurkaus  on yksi kiinteän riippumattoman sähköpurkauksen tyypeistä kaasuissa . Se muodostuu yleensä alhaisella kaasunpaineella ja alhaisella virralla. Kun ohitusvirta kasvaa, se menee kaaripurkaukseen .

Toisin kuin ei-stationaariset (pulssi) sähköpurkaukset kaasuissa, hehkupurkauksen pääominaisuudet pysyvät suhteellisen vakaina ajan myötä.

Tyypillinen esimerkki useimmille ihmisille tutusta hehkupurkauksesta on neonlampun hehku .

Haetaan

Yksinkertaisin laite kaasupurkauksen simuloimiseksi on suljettu lasiputki, jonka päihin on juotettu elektrodit . Putkessa on tyhjiöpumppuun yhdistetty ulostulo . Elektrodit on kytketty tasavirtalähteeseen, jonka jännite on useita tuhansia voltteja. Jännitelähteen kytkemisen ja tyhjiöpumpun käynnistämisen jälkeen tapahtuu seuraavia ilmiöitä:

1. Ilmakehän paineessa putken sisällä oleva kaasu pysyy pimeänä, koska useiden tuhansien volttien jännite ei riitä murtautumaan läpi pitkän kaasuraon.

2. Kun kaasun paine laskee riittävästi, putkessa välähtää valokaaripurkaus. Se on ohuen johdon muotoinen (purppura ilmassa, muut värit muissa kaasuissa), joka yhdistää molemmat elektrodit. Tässä tilassa kaasupylväs johtaa virtaa hyvin.

3. Kun kaasua pumpataan edelleen ulos, valojohto hämärtyy ja laajenee, ja hehku täyttää melkein koko putken. Tämä on kytevä vuoto. Useiden elohopeamillimetrien kymmenesosien kaasunpaineessa (satoja pascalia) purkaus täyttää lähes koko putken tilavuuden. Purkauksen hehku jakautuu epätasaisesti. Katodin lähellä on tumma katoditila, anodilla valoisa positiivinen pylväs, jonka pituus riippuu paineesta.

Rakenne

Purkauksen kaksi pääosaa erotetaan toisistaan: 1) katodin vieressä oleva ei-valaava osa, jota kutsutaan pimeäksi katoditilaksi; 2) valovoimainen kaasupylväs, joka täyttää loput putkesta itse anodiin asti. Tätä purkauksen osaa kutsutaan positiiviseksi sarakkeeksi. Tietyssä paineessa positiivinen pylväs voi hajota erillisiin kerroksiin, jotka erotetaan tummista rakoista, niin sanotuista kerroksista.

Mekanismi

Hehkupurkauksessa kaasu johtaa hyvin sähköä voimakkaan ionisaationsa ansiosta. Kaasun ionisoitumisen syyt hehkupurkauksessa ovat elektronien emissio katodista korkean lämpötilan tai voimakkaan sähkökentän vaikutuksesta, sitä seuraava kaasumolekyylien ionisaatio elektroniiskulla katodin emittoimien ja anodia kohti lentävien vapaiden elektronien vaikutuksesta, kuten sekä katodin positiivisesti varautuneiden kaasu-ionien pommituksen aiheuttama elektronien sekundaarinen elektroniemissio katodista. Siten purkaus voi olla itseään ylläpitävä jännitteellä, joka on paljon pienempi kuin kaasun dielektrinen läpilyöntijännite.

Sovellus

Hehkupurkausputket löytävät käytännöllistä käyttöä valonlähteenä - kaasupurkauslamput. Valaistukseen käytetään usein loistelamppuja , joissa purkautuminen tapahtuu elohopeahöyryssä ja näkymätöntä ultraviolettisäteilyä absorboi fluoresoiva aine - fosforikerros , joka peittää lampun seinät ja polttimon lasin sisältä. Ultraviolettisäteilylle altistuessaan fosfori hehkuu, jolloin valo on spektriominaisuuksiltaan lähellä päivänvaloa ( loistelamput ). Tällaiset lamput antavat lähellä "luonnollista" valaistusta (mutta eivät jatkuvaa spektriä, kuten hehkulamput ). Loistelamppujen lähettämän valon spektri sisältää useita spektriviivoja - spektrin punaisissa, vihreissä ja sinisissä osissa tietyllä intensiteetillä ja joitain kaasujen spektriviivoja, jotka emittoivat hehkupurkauksessa. Näkyvän säteilyn energia jakautuu näille kapeille spektrin kaistoille.

Loistelamput ovat paljon (3-4 kertaa) taloudellisempia kuin hehkulamput (jälkimmäisissä jopa 95 % energiasta säteilee spektrin infrapuna-alueella, joka on ihmissilmälle näkymätön).

Arjen loistelamput korvaavat hehkulamput, tuotanto- ja toimistotiloissa ne ovat korvanneet ne lähes kokonaan. Loistelamput eivät kuitenkaan ole vailla haittoja. Joten esimerkiksi tuotannossa loistelamppujen käyttö liittyy haitalliseen stroboskooppiseen vaikutukseen , joka koostuu siitä, että lamppujen, joiden taajuus on kaksinkertainen vaihtovirtasyöttöjännitteen taajuuteen, voi osua yhteen akselien pyörimisnopeuden kanssa. mekanismeista, kun taas mekanismien pyörivät osat tällaisen lampun valossa henkilölle näyttävät liikkumattomilta, "pois päältä", mikä voi johtaa loukkaantumiseen. Siksi toiminta-alueen lisävalaistusta käytetään yksinkertaisella hehkulampulla, jolla ei ole tällaista haittaa hehkulangan valontuoton inertian vuoksi. Tuotannossa kolmivaiheisen sähköverkon läsnä ollessa tämä ongelma ratkaistaan ​​kytkemällä lamput päälle eri vaiheissa (esim. joka 1. lamppu saa virtaa vaiheesta A, joka 2. vaiheesta B jne.), joka kompensoi lamppujen välkkymistä. Lampuissa, joissa käytetään RF-generaattoria perinteisen kytkentäpiirin (käynnistin + kuristin) sijaan (tätä piiriä käytetään niin sanotuissa "taloudellisissa" lampuissa, jotka on suunniteltu korvaamaan hehkulamput), stroboskooppinen vaikutus ei aiheuta ongelmia. .

Purkauslamppuja käytetään myös koristetarkoituksiin, näissä tapauksissa niille annetaan kirjainten ääriviivat, erilaiset hahmot jne. ja ne täytetään kaasulla, jolla on erilainen hehkuväri ( neon , antaa oranssinpunaista hehkua tai argon sinertävällä -vihreä hehku).

Hehkupurkausta käytetään myös erilaisten kaasulaserien pumppaamiseen , metallien plasmapinnoitukseen ja muilla alueilla.

Katso myös

Kirjallisuus

  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sanakirjat ja tietosanakirjat
Bibliografisissa luetteloissa
 Kaasupurkauslaitteet
zener-diodit
Lamppujen vaihto
Indikaattorit
Purkauslaitteet
  • ilmaa
  • Solenoidiventtiili
  • venttiili
  • Pitkä kipinä
Anturit
Kaasunpurkaustyypit _
muu