1

разряде основную роль в ионизации играют соударения электронов, фотоионизация имеет меньшее значение.

Виды газовых разрядов. Газовые разряды весьма разнообразны по своим свойствам и характеристикам, внешнему виду и возможным применениям.

На рис. 28 показана простейшая установка для исследования газового разряда. Герметически закрытый стеклянный баллон (трубку) можно наполнять различными газами при различных давлениях. В баллон введены два металлических электрода, соединенных с зажимами источника тока. Последовательно с баллоном включен регулирующий реостат. Замеряется ток и напряжение на электродах. Включив ток при небольшом напряжении источника,

допустим, менее 1 кв, мы не заметим никаких изменений в баллоне, газ в нем не ионизирован,, не проводит тока. При наличии особо чувствительных измерительных приборов можно заметить наличие тока, но очень слабого — порядка 10-10 — 10~12а, причем он постепенно уменьшается.

В земных условиях ионизи-

Рис. 28. Схема установки для иссле- рованное состояние газа — не дования газового разряда.естественное явление. Для его

поддержания нужен расход энергии. Нормальным должно быть полное отсутствие заряженных частиц газа. На самом деле это не совсем так. В природе есть непрерывно действующие источники энергии, ионизирующие газ: на землю постоянно поступает космическое излучение с высокой энергией квантов; все земные горные породы содержат радиоактивные вещества, дающие 7-нзлучение; промышленность пользуется установками и материалами, ионизирующими газы. В результате все газы ионизированы, хотя и очень слабо. В 1 мл обычного комнатного воздуха в среднем содержится около 108 положительных и отрицательных ионов. Поэтому получить газ, совершенно лишенный заряженных частиц, можно лишь искусственно, удалив из обычного газа заряженные частицы специальной лабораторной обработкой.

Возвращаясь к нашему опыту, заметим, что очень слабый ток постепенно слабеет вследствие уменьшения содержания заряженных частиц в газе в результате их нейтрализации на электродах. Чтобы поддержать длительное прохождение тока, нужно ионизировать газ вспомогательным источником энергии, например, воздействуя на баллон рентгеновским излучением. Теперь можно устойчиво пропускать ток через газ в баллоне.

Пока ток очень мал, заметного нагрева и свечения газа в баллоне не наблюдается и разряд называется темным. Темный разряд — эго первоначальная, наименее развитая стадия газового разряда.

Состав газа при нем в баллоне однороден, ионизация равномерна, особых областей в разряде нет. Практическое использование темного разряда весьма незначительно. Увеличивая ток в разряде, в некоторый момент заметим довольно яркое свечение газа. Зажигается тлеющий разряд, устойчиво существующий при пониженном давлении газа в несколько миллиметров ртутного столба и повышенной плотности тока (0,1 ч~ Х)а1см*. Каждый газ светится свойственным ему цветом. Все это создает красивую картину. Напряжение разряда составляет 200—300 б, в том числе падение напряжения на катоде сЛ~ 100 е. В тлеющем разряде четко разграничены области катодная,анодная и область столба между ними.занимающая большую часть объема. Этот разряд широко применяется для рекламного освещения, сигнальных ламп и пр. Тлеющий разряд не очень устойчив и при колебаниях режима легко переходит в высшую форму разряда — дуговой разряд. В тлеющем разряде проявляются некоторые особенности интенсивного разряда: разделение его на отдельные области, нагрев и свечение газа, повышение плотности тока.

Все газовые разряды можно разделить на устойчивые, или стационарные, и неустойчивые, например искровой разряд. Важным является разделение разрядов на самостоятельные и несамостоятельные. Самостоятельный питается от основного источника тока и не требует дополнительных источников, например обычная сварочная дуга. Несамостоятельные разряды, помимо основного источника тока, имеют вспомогательные источники, главным образом, для обеспечения достаточной ионизации газа. Вспомогательными источниками могут быть рентгеновское излучение, подогреватель катода, ток высокой частоты, дежурная дуга, питаемая от вспомогательного источника тока, и т. п.

Дуговой разряд. Если в схеме газового разряда (рис. 28) увеличить ток при помощи регулирующего реостата, то после достижения некоторого предельного значения картина разряда резко изменится: вспыхнет ослепительно яркое пламя и загорится дуговой разряд — высшая (как уже было сказано) форма газового разряда. Дальнейшее увеличение тока, не меняя характера разряда, лишь увеличивает его размеры и свечение. Устойчив дуговой разряд в чрезвычайно широких пределах изменения тока. Характерный дуговой разряд с четко выраженными областями можно наблюдать уже при постоянном токе 1а. В сварочных дугах применяют токи 1—БОООа, в электрических печах — в десятки тысяч ампер, дуга возможна при любом сколь угодно большом токе.

Питаться дуги могут как постоянным, так и переменным током. По способу воздействия на обрабатываемый металл различают прямое (рис. 29, а) и косвенное (рис. 29,6) действие дуги. При прямом действии обрабатываемый металл включен в электрическую цепь и служит одним из электродов дуги. Если дуга питается постоянным током и электрод присоединен к отрицательному полюсу источника тока, а металл — к положительному, то имеем прямую, или