低壓稀薄氣體中，有時會發(fā)生自激導電（自持放電），而且放電時會顯示輝光，這種現(xiàn)象我們稱之為輝光放電。輝光放電不依靠外界作用，在電場作用下能自己維持導電狀態(tài)，因此是一種自持放電。輝光放電特征是電流強度較小（約幾毫安），溫度不高，故電管內有特殊的亮區(qū)和暗區(qū)，呈現(xiàn)瑰麗的發(fā)光現(xiàn)象。主要應用于氖穩(wěn)壓管、氦氖激光器等器件的制造。

輝光放電原理和過程

輝光放電可在封閉的容器內放置兩個平行的電極板，利用產生的電子將中性原子或分子激發(fā),而被激發(fā)的粒子由激發(fā)態(tài)降回基態(tài)時會以光的形式釋放出能量。

輝光放電有亞正常輝光和反常輝光兩個過渡階段，放電的整個通道由不同亮度的區(qū)間組成，即由陰極表面開始，依次為：①阿斯通暗區(qū)；②陰極光層；③陰極暗區(qū)(克魯克斯暗區(qū))；④負輝光區(qū)；⑤法拉第暗區(qū)；⑥正柱區(qū);⑦陽極暗區(qū);⑧陽極光層。

其中以負輝光區(qū)、法拉第暗區(qū)和正柱區(qū)為主體。這些光區(qū)是空間電離過程及電荷分布所造成的結果，與氣體類別、氣體壓力、電極材料等因素有關，這些都可以從放電理論上作出解釋。輝光放電時，在兩個電極附近聚集了較多的異號空間電荷，因而形成明顯的電位降落，分別稱為陰極壓降和陽極壓降。陰極壓降又是電極間電位降落的主要成分，在正常輝光放電時，兩極間的電壓不隨電流變化，即具有穩(wěn)壓的特性。

輝光放電時，在放電管兩極電場的作用下，電子和正離子分別向陽極、陰極運動，并堆積在兩極附近形成空間電荷區(qū)。因正離子的漂移速度遠小于電子，故正離子空間電荷區(qū)的電荷密度比電子空間電荷區(qū)大得多，使得整個極間電壓幾乎全部集中在陰極附近的狹窄區(qū)域內。這是輝光放電的顯著特征，而且在正常輝光放電時，兩極間電壓不隨電流變化。

在陰極附近，二次電子發(fā)射產生的電子在較短距離內尚未得到足夠的能使氣體分子電離或激發(fā)的動能，所以緊接陰極的區(qū)域不發(fā)光。而在陰極輝區(qū)，電子已獲得足夠的能量碰撞氣體分子，使之電離或激發(fā)發(fā)光。其余暗區(qū)和輝區(qū)的形成也主要取決于電子到達該區(qū)的動能以及氣體的壓強（電子與氣體分子的非彈性碰撞會失去動能）。

輝光放電和弧光放電

氣體放電管由關斷到導通要緊過兩個過程，其一是輝光放電，其二是弧光放電。

在置有板狀電極的玻璃管內充入低壓（約幾毫米汞柱）氣體或蒸氣，當兩極間電壓較高（約1000伏）時，稀薄氣體中的殘余正離子在電場中加速，有足夠的動能轟擊陰極，產生二次電子，經簇射過程產生更多的帶電粒子，使氣體導電，便是輝光放電；

呈現(xiàn)弧狀白光并產生高溫的氣體放電現(xiàn)象。無論在稀薄氣體、金屬蒸氣或大氣中，當電源功率較大，能提供足夠大的電流（幾安到幾十安），使氣體擊穿，發(fā)出強烈光輝，產生高溫（幾千到上萬度），這種氣體自持放電的形式就是弧光放電。

輝光放電一般是電極表面的金屬離子在電場中運動形成，而弧光放電是氣體被電離后形成。

輝光放電條件

低壓氣體放電是輝光放電的基本原理，而創(chuàng)造低壓環(huán)境在操作上比較復雜，成本上也非常高昂，所以研究發(fā)現(xiàn)大氣壓能夠進行輝光放電的條件在提高工作效率上有很重要的意義。大氣壓放電不僅要保證其順利進行，更要保證射頻的均勻性。

惰性氣體氬氣在沒有介質的銅電極作用下發(fā)生輝光放電，隨著時間推移，電機溫度升高導致輝光放電現(xiàn)象消失，可見這種電極有一定的局限性。有實驗證明需要在裸電極上加入一些阻擋介質例如石英片可以阻止這種情況的發(fā)生。將惰性氣體換成非惰性氣體，則不會產生穩(wěn)定的輝光放電現(xiàn)象，可見惰性氣體則是必要條件。放電功率需要持續(xù)增加才能維持放電的現(xiàn)象不斷發(fā)生，否則因為能量的消耗會使這類現(xiàn)象逐漸減弱直至消失。

由此可見穩(wěn)定輝光放電需要的條件有電壓、電極、阻擋介質還有惰性氣體等，它們需要在一定程度上合適搭配才能保證放電現(xiàn)象順利進行。有了穩(wěn)定的輝光放電，就會產生穩(wěn)定的離子源，這對于后續(xù)的檢測分析有著重要的影響。

目前來說，輝光放電只能在低氣壓條件下進行，但對于常壓下能夠進行輝光放電的研究此起彼伏，為了降低成本，提高各項實驗的效率，也是為了證明氣體放電存在的意義，將實驗中證明的結論應用到生產中顯得非常迫切。

一些報道中已經出現(xiàn)常壓輝光放電的應用，這種放電方式穩(wěn)定、應用范圍廣、可用放電氣體也得到了豐富，這種技術在生產過程中逐步成熟起來。代替氦氣的氣體出現(xiàn)降低了成本，同時避免環(huán)境污染，有機氣體的應用將成為不可阻擋的趨勢，為輝光放電提供放電氣體。 

輝光放電應用

輝光放電的主要應用是利用其發(fā)光效應（如霓虹燈、日光燈）以及正常輝光放電的穩(wěn)壓效應（如氖穩(wěn)壓管）。 利用輝光放電的正柱區(qū)產生激光的特性，制做氦氖激光器。

近年來，輝光放電在污水處理、滅菌消毒、聚合物材料表面改性、分析儀器離子源等方面也多有應用。

由于其特點，輝光發(fā)電應用于發(fā)射光譜分析，用作氣體分析和難激發(fā)元素分析的激發(fā)光源。在玻璃管兩端各接一平板電極，充入惰性氣體，加數(shù)百伏直流電壓，管內便產生輝光放電，其電流為10-4～10-2A。放電形式與氣體性質、壓力、放電管尺寸、電極材料、形狀和距離有關。利用其在發(fā)射光譜中的應用，可以檢測鉛的濃度等。

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