真空系統(tǒng)中的高頻放電

高頻放電就是當(dāng)兩個(gè)電極間有高頻交變電場(chǎng)存在時(shí)所引起的放電形式。當(dāng)放電管兩端加上交變電壓時(shí)，氣體中的電子和正離子便在交變電場(chǎng)作用下產(chǎn)生附加的諧振動(dòng)。因正離子質(zhì)量比電子大得多，諧振動(dòng)振幅很小。當(dāng)頻率較低，諧振動(dòng)的振幅遠(yuǎn)大于兩極間的距離時(shí)，電子在每個(gè)半周期中都經(jīng)過崩潰、放電、熄滅的全過程，這時(shí)的放電情況和直流情況一樣。當(dāng)頻率較高時(shí)，諧振動(dòng)的振幅遠(yuǎn)小于兩極間的距離時(shí)，由于電子不斷地來回運(yùn)動(dòng)，其電離能力將大大加強(qiáng)。因電子諧振動(dòng)的振幅很小，進(jìn)人電極的電子數(shù)量將大大減少。這樣保證氣體自持放電的電子將不再由電極產(chǎn)生的二次電子來提供，而是由電子來回運(yùn)動(dòng)時(shí)由電離產(chǎn)生的電子來提供。這時(shí)雖然也有少量正離子、光子轟擊電極產(chǎn)生二次電子，但由于兩個(gè)電極的極性不斷發(fā)生變化，二次電子的振動(dòng)方向有時(shí)與進(jìn)人電極的電子流方向相同，有時(shí)相反。因此它對(duì)保證自持條件并不有利。

這種高頻放電，只要有高頻電場(chǎng)便可形成，不***僻要電極，所以一般又稱無極放電。無極放電不僅能在交變的電場(chǎng)下形成，而且可以在交變磁場(chǎng)下形成。因交變磁場(chǎng)能產(chǎn)生禍旋電場(chǎng)，氣體中由于殘余電離產(chǎn)生的電子在渦旋電場(chǎng)的作用下圍繞磁力線作加速運(yùn)動(dòng)，由此產(chǎn)生大量電離。當(dāng)磁場(chǎng)方向沿放電管的軸線方向時(shí)，渦旋電場(chǎng)將沿半徑方向逐漸減弱，電子的電離能力也沿半徑方向減弱，因而形成了沿半徑方向的電子與離子的濃度梯度。在濃度梯度的作用下，電子和離子從軸線向管壁擴(kuò)散。由于電子擴(kuò)散比離子快，擴(kuò)散結(jié)果，在軸線處出現(xiàn)正電位，在管壁處出現(xiàn)負(fù)電位，這樣又產(chǎn)生了由軸線指向管壁的靜電場(chǎng)。因此，放電管中存在兩種電場(chǎng)，一是圍繞磁力線的渦旋電場(chǎng)，一是從軸線指向管壁的靜電場(chǎng)。電子在這兩個(gè)電場(chǎng)的同時(shí)作用下，一面圍繞軸線運(yùn)動(dòng)，一面向管壁擴(kuò)展，結(jié)果形成一系列的同心光環(huán)。由于不同半徑上電子的能不同，激發(fā)的能級(jí)和數(shù)量不同，因此半徑不同的光環(huán)，具有不同的顏色。

高頻放電時(shí)的著火電壓是放電發(fā)生時(shí)加在電極上的交變電位差的振幅。這個(gè)電壓的振幅比直流放電的著火電壓低。高頻擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度與氣壓有關(guān)。氣壓愈高，擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度也愈大，擊穿時(shí)的頻率也愈高。高頻放電在雷達(dá)和脈沖技術(shù)方面有廣泛的應(yīng)用。