Тлеещ разряд се нарича образуването на плазма при протичането на електрически ток през газ при ниско налягане. На практика се създава, като се приложи напрежение между два метални електрода в стъклен или друг цилиндър, напълнен с газ. При постепенно увеличаване на напрежението и достигане на стойност, наричана напрежение на запалване, газът в цилиндъра се йонизира, превръща се в плазма и започва да провежда електричество, като това е съпроводено с цветно сияние (тлеене). Цветът на сиянието зависи от използвания газ. Тлеещият разряд се използва широко като източник на светлина например в неонови лампи, луминисцентни лампи и плазмени дисплеи. Излъчената светлина може да се анализира със спектроскопски методи и да даде информация за атомните взаимодействия в газа, затова тлеещият разряд се използва широко във физиката на плазмата и аналитичната химия. Използва се и като технология за нанасяне на тънки слоеве и обработка на повърхности като йонно разпрашване или плазмено ецване.
Механизъм на действие
Системата е реализирана за първи път от Уилям Крукс.
Най-простият вид тлеещ разряд се получава чрез захранване с постоянен ток на два електрода, разположени в обем газ с ниско налягане (0.1 – 10 torr; около 1/10000 до 1/100 от атмосферното налягане). Обикновено се използва неон, аргон или друг газ. При нормални условия една малка част от атомите в обема на газа са йонизирани вследствие случайни процеси (например от удари при термичното им движение или от гама-лъчи). Когато на двата електрода се подаде напрежение (от порядъка на няколкостотин волта) образуваните вече положителни йони се привличат от катода, а електроните – от анода. При движението си те се сблъскват с други атоми и ги йонизират, така че докато има приложено напрежение е налице и висока концентрация на токоносители – йони и електрони, и се поддържа плазма.
По дължината на волт-амперната характеристика (ВАХ) на тлеещия разряд се забелязват няколко „светли“ и „тъмни области“, като в областите на „светене“ се излъчва интензивна светлина, докато в останалите – не. Дали се наблюдават всички области или не зависи от междуелектродното разстояние, като при намаляването му „положителният“ стълб от ВАХ може да изчезне. За аналитични цели се използва предимно „отрицателното светене“ с тъмните области от двете му страни.
Светенето се наблюдава едва след достигане на пробивното напрежение (т. D), след което във ВАХ се наблюдава зона на отрицателно динамично съпротивление – т.нар. разряд на Таунсенд или тлеещ разряд в неговия обичаен вид (до т.G). При по-нататъшно увеличаване на напрежението първоначално започва т.нар. аномален тлеещ разряд като динамичното съпротивление става отново положително (до т.I), а още по-нататък – отново отрицателно – областта на катодно светене се разширява и настъпва дъгов разряд.Principles of Electronics By V.K. Mehta, ISBN 81-219-2450-2
Приложение в електронните лампи
До към средата на 20 век, преди изобретяването на съответните полупроводникови компоненти като например ценеровите диоди, за стабилизиране на напрежението в електронните вериги се използват електронни лампи с тлеещ разряд – в режим отговарящ на областта на „тъмен разряд“ (между т.B и т.D) на тяхната ВАХ, където промяната на големината на тока протичащ през лампата влияе слабо на пада на напрежение върху нея.
Източници
Категория:Плазмена физика Категория:Аналитична химия Категория:Осветление