05В011000 «Физика» мамандығы бойынша оқитын 3 курс студенттеріне арналған

73. Иондық приборлардың баллондары сынап буымен немесе сиретілген инертті газдармен — неонмен криптонмен, ксенонмен, аргонмен — толтырылады. Ьұл газдар прибордың электродтарымен химиялық өз ара әрекеттеспейді.

74. Қалыпты жағдайда кез келген газ іс жүзінде бейтарап атомдар мен молекулалардан тұрады сондықтан да олар диэлектрик. Егер иондайтын болсақ, онда олар өткізгішке айналады. Газдағы электр тогы газдық разряд деп аталады. Егер газдың иондануы сыртқы ионизатордың қыз-дыру, термоэлектрондық эмиссия, радиоактивті сәулеленуәрекеті есебінен пайда болса, онда разряд тә-уелді деп аталады. Егер сыртқы ионизатордың әрекеті тоқтағаннан кейін электр разряды тек электр өрісінің әсершен ғана журетін болса, онда ол дербес болып табылады.

75. Иондық прибордың катоды мен аноды арасындағы кеңістіктегі электрондардың қозғалысы прибор ішіндегі газ атомдарымен және молекулаларымен жиі соқтығысу жағдайында өтеді. Ол соқтығысулар серпімді де, серпімсіз де болуы мүмкін. Серпімді соқтығысулар электрондар жылдамдығы онда шапшаң болмағанда байқалады. Бұл соқтығысулар нәтижесінде соқтығысатын бөлшектер жылдамдықтарының шамасы мен бағыты ғана өзгереді. Серпімсіз соқтығысулар электрондардың жылдамдығы аса зор болғанда орын алады. Электронный, газ атомымен серпімсіз соқтығысуы кезінде атомның қозуы немесе иондануы мүмкін (электронный, кинетикалық энергиясының шамасына қарай). өптеген атомдар қозған күйде өте аз уақыт қана (10""8 сек шамасында) болады да, одан кейін олар кванттар (фотондар) түрінде босаған энергияны шы-ғара отырып, қалыпты күйге келеді. Бірақ қейбір атомдар қозған күйде ұзағырақ уақыт (10*3 — — Ю-1 сек) болуы мүмкін; мұндай күй метастабильді деп аталады. Қозған атомның иондануы сатылы деп аталады. Атап айтқанда, метастабильді атомдардың болуы сатылы ионданудың ықтималдығын арттырады. Бұрынырақ айтып кеткеніміздей, теріс иондардың да түзілуі мүмкін. Иондық приборда ионданған газ газ разрядты плазма деп аталады. Плазмадағы бөлшектер ретсіз жылулық қозғалыс жасайды. Плазмада электр өрісін туғызатын болсақ, онда оң бөлшектердің өріс бағытымен, ал теріс бөлшектердіқ өріске қарсы реттелген орын ауыстыруы басталады. Алайда жылулық қозғалыс реттелгенге қарағанда басым келеді.

Плазмада ионданумен қатар атомдардың нейтралданып, қайта қалпына келу процесі, яғни рекомбинациялануы жүреді. Бұл процесс иондану процесі кезінде жұтқан энергияны фотондар түрінде шығарумен қат-қабат жүреді. Сондықтан газ жарқырайды (неон — қызғылт-қызыл, аргон — күлгін, сынап буы — көк түсті).

76. Соқтығысу арқылы иондану үшін газ бөлшек-терінің жеткілікті шамада кинетикалық энергиясы болуы керек. Зарядталған бөлшектердің электр өрі-сінде кинетикалық энергиясы мынадай болады:

77. Газдың иондануының интенсивтігі артқан сайын оның электр өткізгіштігі күшті артады, сонда иондық прибордың кедергісі соншалықты азаяды, тіпті қоректендіретін ток көзінің қысқа тұйықталып қалуы да мүмкін. Сондықтан газ разрядты приборлар тізбекке арнаулы шектеуші (балластық) резистор мен тізбектеле қосылады.

78. Физика курсында біз электр разрядтарының мынадай түрлерімен таныстық: күңгірт (баяу), солғын, доғалық, ұшқынды, тажды. Иондық приборларда негізінен солғын және доғалық разрядтар пайдаланылады.

5. Солғын разряд

79. Солғын разряд — дербес разряд болып табылады. Оны ішінде едәуір сиретілген газы бар шыны түтіктерден байқауға болады. Түтіктің жоғары кернеу түсірілген екі электроды — аноды мен катоды болады (37-сурет).

Разрядтың құрылымының егжей-тегжейін сөз етпей, оның мынадай негізгі екі бөлігін: катодқа тікелей жанасып тұрған — катодтың қараңғы кеңістігін және разрядтың оң бағаны делінетін жарқыраған газ бағаның бөліп алуға болады. Газдың белгілі бір қысымында оң баған жеке-жеке қатпарларға ыдырауы мүмкін, жарқылдың түсі газдың тегіне байланысты болады. Тәжірибелер түтікке берілген кернеудің негізгі бөлігі катодтық кеңістік аймағына келетінін көрсетеді. Потенциалдың катодта кемуі солғын разрядтың ен. маңызды белгісі болып табылады. Бұл катодтық кемудің маңызы мынада: потенциалдар айырымының көп болуы арқасында газдың он, иондары катод кеңістігінде зор жылдамдық, едәуір кинетикалық энергия алады. Сөйтіп, оң иондар катодты атқылайды да, одан электрондарды жұлып шығарады (екінші реттік эмиссия). Бұл электрондар анодқа қарай ұшады да, он, бағанда газ атомдарымен соқтығысып, оларды иондайды. Сонымен, солғын разрядта электронды-ионды плазма соқтығысу арқылы иондану және он, иондардың катодтан электрондарды жұлып шығару процестерінің нәтижесінде пайда болады. Эмиссияны арттыру үшін катодтарды активтендіреді. Иондық приборларда электр тогы іс жүзінде электрондардың қозғалуы болып табылады, онда иондық ток өте мардымсыз. Әңгіме мынада, бір электронынан айрылған атомға, яғни ионға, электр ерісінде электронға қандай күш эсер етсе (шама жағынан), оған да сондай күш эсер етеді: