Teori Asas Pelepasan Gas dalam Lampu UV 222nm
1. Teori Avalanche Elektron Townsend
Fenomena mana-mana arus elektrik yang melalui gas dipanggil pengaliran gas atau nyahcas gas. Keadaan operasi yang berbeza akan menghasilkan fenomena nyahcas gas yang berbeza dan mempunyai sifat nyahcas yang berbeza. Apabila mengkaji fenomena nyahcas gas, nyahcas biasanya dibahagikan kepada dua kategori: nyahcas tidak-sendiri-dan nyahcas sendiri-nya. Fenomena peralihan nyahcas daripada tidak-bertahan-kepada sendiri-dipanggil pecahan gas. Nyahcas{13}}sendiri merujuk kepada fenomena di mana nyahcas masih boleh dikekalkan apabila sumber pengionan luaran dialihkan. Di bawah tindakan sumber pengionan luaran, apabila voltan merentasi tiub nyahcas lampu uv 222nm meningkat kepada nilai tertentu yang mencukupi, arus di dalam tiub tiba-tiba meningkat. Pada masa ini, jika sumber pengionan dialih keluar, arus nyahcas masih cukup besar, iaitu, pembentukan nyahcas pada masa ini tidak ada kaitan dengan kehadiran atau ketiadaan sumber pengionan luaran, dan keadaan ini dipanggil -nyahcas mampan sendiri. Proses peralihan nyahcas daripada nyahcas yang tidak-tahan-kepada nyahcas sendiri-dipanggil proses kerosakan gas atau proses pencucuhan. Fenomena dan teori pelepasan ini mula dikaji dan ditubuhkan oleh saintis Townsend pada awal abad ke-20, jadi ia dipanggil pelepasan Townsend. Selepas menganalisis sejumlah besar situasi eksperimen, Townsend percaya bahawa elektron bergerak dalam medan elektrik seragam, terus mendapat tenaga daripada medan elektrik, dan elektron berlanggar dengan atom gas untuk menyebabkan pengionan dan kehilangan tenaga. Dalam keadaan keseimbangan, kedua-dua bahagian tenaga ini sepatutnya sama. Zarah bercas yang baru terion dipercepatkan oleh medan elektrik dan juga boleh menyebabkan pengionan. Apabila elektron awal berjalan dari katod ke anod dan menyebabkan pengionan perlanggaran, pengionan perlanggaran ke-1, ke-2, ke-3, ke-4, ... berlaku mengikut turutan, dan elektron yang baru dihasilkan juga bergerak ke anod dan menghasilkan pengionan perlanggaran. Bilangan elektron yang bergerak ke anod meningkat kepada 2, 4, 8, 16, ... Bilangan elektron bertambah seperti longsoran, jadi ia dipanggil longsoran elektron. Teori longsoran elektron boleh digunakan pada kawasan nyahcas di mana pergerakan elektron yang diarahkan mendominasi di bawah tindakan medan elektrik, dan gerakan terma tidak teratur elektron berada dalam kedudukan yang tidak berfaedah, yang juga dicerminkan dalam proses kerja lampu uv 222nm. Volt-lengkung ciri-ciri amperekal bagi amperekal bagi ampere bandar yang ditunjukkan. 2-1, yang boleh dibahagikan kepada tiga bahagian: T0, T1, dan T2. Di rantau T0, voltan antara elektrod adalah sangat rendah, dan arus yang mengalir melalui gas juga sangat kecil. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2-1, ia meningkat daripada sifar dan kemudian cenderung kepada tepu. Ini adalah hasil daripada penghijrahan terarah zarah bercas di bawah tindakan medan elektrik di bawah pengionan sisa. Disebabkan oleh sinaran sinar kosmik dan unsur radioaktif dalam kerak bumi, terdapat sejumlah elektron dan ion dalam mana-mana gas pada bila-bila masa dan tempat. Fenomena ini dipanggil pengionan sisa. Dengan ketiadaan medan luaran, zarah bercas ini bergerak secara rawak di angkasa seperti molekul gas. Apabila voltan rendah digunakan merentasi tiub nyahcas lampu uv 222nm, elektron dan ion bergerak mengikut arah di bawah tindakan medan, jadi arus meningkat secara beransur-ansur dari sifar. Apabila voltan antara elektrod cukup besar, semua zarah bercas boleh mencapai elektrod, dan pada masa ini, arus mencapai nilai maksimum tertentu. Ketumpatan zarah bercas yang dihasilkan oleh pengionan sisa secara amnya sangat lemah, jadi nilai arus tepu di rantau T0 masih sangat kecil (berdasarkan susunan 10^-12 A). Berdasarkan proses nyahcas asas di atas, teori nyahcas Townsend memperkenalkan pekali , , dan η untuk menerangkan mekanisme pengionan gas 2, iaitu 2. lampu.Pekali pengionan pertama Townsend : Ia mewakili bilangan elektron bebas yang dihasilkan oleh pengionan perlanggaran antara elektron dan atom gas apabila elektron bergerak dari katod ke arah anod pada jarak unit. Proses pengionan ini juga dipanggil proses.Pekali pengionan kedua Townsend (pekali pengionan isipadu ion positif): Ia mewakili bilangan perlanggaran antara ion positif dan atom gas apabila ion positif bergerak dari anod ke arah katod pada jarak unit. Proses ini juga dipanggil proses.Pekali lampiran η: Ia mewakili kebarangkalian lampiran elektron per unit panjang sepanjang arah medan elektrik. Lampiran mengurangkan bilangan elektron bebas dan, dalam erti kata lain, bersaing dengan pengionan, yang menjejaskan kemampanan nyahcas dalam persekitaran gas lampu uv 222nm.
2. Teori Streamer dan Teori Pemimpin
Teori Townsend memperoleh-kriteria pelepasan berterusan. Model asas perolehan pengionan perlanggaran dan idea untuk menukar daripada longsoran elektron primer kepada longsoran elektron sekunder sebagai-keadaan nyahcas mampan sendiri sentiasa menjadi asas teori nyahcas gas. Walau bagaimanapun, teori Townsend tidak mempertimbangkan herotan medan elektrik yang digunakan secara luaran oleh cas angkasa, dan juga tidak mempertimbangkan sepenuhnya sumber elektron awal dalam longsoran elektron sekunder. Ia tidak dapat menjelaskan kelewatan masa pembentukan proses pecahan, percabangan saluran nyahcas semasa nyahcas separa yang besar, dan fenomena bahawa proses nyahcas tidak dipengaruhi oleh bahan katod. Pada tahun 1940, Week dan Leob menubuhkan teori streamer (juga dikenali sebagai teori streamer), yang melengkapi teori Townsend. Peterson mencadangkan pada tahun 1970 bahawa teori streamer lebih sesuai untuk medan elektrik tidak homogen di bawah keadaan sebenar, yang sangat penting untuk mengoptimumkan struktur elektrod lampu uv 222nm. Menurut teori streamer, apabila runtuhan elektron tunggal mencapai saiz kritikal, proses pecahan yang sangat cepat akan berlaku. Elektron berkelajuan tinggi{12}}membentuk kepala sfera runtuhan elektron, bergerak ke arah anod. Berbanding dengan elektron, ion positif dan negatif bergerak sangat perlahan dan boleh dianggap sebagai tidak bergerak, kekal di mana ia dijana untuk membentuk ekor longsoran bercas positif yang panjang. Pada tekanan atmosfera, kelajuan penyebaran elektron adalah kecil, dan cas runtuhan elektron agak tertumpu, yang jelas mengganggu medan elektrik asal dan mengubah medan elektrik di kepala runtuhan elektron. Disebabkan oleh medan elektrik yang diperkuat di hadapan runtuhan elektron, pergerakan elektron yang dipercepatkan membawa kepada pengionan selanjutnya, dan banyak perlanggaran elektron membentuk zarah teruja yang melepaskan foton ke semua arah apabila kembali, yang mudah diserap oleh gas untuk menghasilkan fotoionisasi, menghasilkan elektron sekunder. Oleh itu, longsoran elektron sekunder dijana oleh pengionan perlanggaran dalam medan elektrik yang diperkuatkan oleh cas angkasa dan menumpu dengan kepala runtuhan awal untuk membentuk saluran strim, seterusnya berkembang kepada pecahan jurang. Teori streamer percaya bahawa nyahcas daripada permulaan kepada pecahan bukanlah proses perubahan kuantitatif pengionan perlanggaran, tetapi hasil perubahan kualitatif daripada fotoionisasi angkasa apabila salji elektron awal berkembang ke tahap tertentu dan bilangan cas yang dijana oleh sub{18}}sarjana elektron melebihi nilai kritikal tertentu, dan cas ruang angkasa dengan ketara memesongkan medan elektrik luaran. Avalanche elektron sekunder yang disebabkan oleh pemfototan bertumpu dengan runtuhan elektron utama untuk membentuk penstrim, nyahcas bertukar menjadi-nyahcas mampan sendiri dan perkembangan nyahcas dikekalkan oleh fotoionisasi angkasa. Proses fotoionisasi ruang teori streamer dapat menjelaskan dengan baik kelewatan masa nyahcas, morfologi nyahcas, dan pengaruh bahan motor dan proses fizikal lain yang tidak dapat dijelaskan oleh teori Townsend, yang perlu dipertimbangkan dengan tegas apabila mengkaji kestabilan nyahcas lampu uv 222nm. Proses seperti kilat dengan pelepasan jurang yang panjang perlu dijelaskan oleh pengionan haba teori pemimpin. Kedua-dua teori streamer dan teori pemimpin hanya menyediakan model fizikal kualitatif, dan tidak ada model matematik kuantitatif yang agak lengkap. Kerja-kerja penyelidikan seterusnya terutamanya dijalankan oleh kaedah eksperimen.Menurut ciri-ciri proses pelepasan dalam lapisan korona, korona boleh dibahagikan kepada dua bentuk: bentuk longsor elektron dan bentuk streamer. Apabila kelengkungan elektrod korona adalah besar, lapisan korona adalah sangat nipis dan agak seragam, dan arus nyahcas agak stabil. Nyahcas-sendiri menggunakan bentuk nyahcas Townsend, iaitu korona apabila runtuhan elektron muncul. Apabila voltan meningkat, lapisan korona terus mengembang, dan runtuhan elektron individu membentuk pita, menghasilkan bentuk nadi nyahcas, dan kemudian beralih kepada strim membentuk nyahcas korona. Jika jejari kelengkungan elektrod meningkat, korona adalah sangat sengit pada permulaan dan membentuk bentuk streamer sebaik sahaja ia muncul. Apabila voltan dinaikkan lagi, pita individu berkembang dengan kuat, mengakibatkan pelepasan berus, dan fenomena nadi pelepasan menjadi lebih sengit, akhirnya menembusi jurang dan menyebabkan pecahan lengkap jurang, yang berkaitan dengan hayat perkhidmatan dan prestasi lampu uv 222nm. Secara amnya dipercayai bahawa bentuk salji elektron adalah sesuai untuk medan elektrik yang seragam. Berdasarkan nyahcas Townsend yang digabungkan dengan teori streamer, kriteria pecahan untuk medan elektrik tidak homogen boleh diperolehi, yang mempunyai kepentingan panduan untuk reka bentuk dan pengoptimuman lampu uv 222nm.
