Явление газового усиления

Прохождение тока через газообразную среду называют газовым разрядом.

Все газовые разряды можно разделить на два вида: самостоятельные и несамостоятельные. Разряд несамостоятельный, если он горит только при подаче электронов в разрядный промежуток. Причем электроны могут подаваться от любого катода (термокатода, фотокатода). Как только электроны перестают эмиттироваться катодом, разряд гаснет.

Самостоятельный разряд развивается от «случайных электронов» (рентгеновское облучение солнцем) и горит только при подаче напряжения между анодом и катодом. Катоды в самостоятельном разряде, как правило, холодные.

Рассмотрим развитие лавины в несамостоятельном разряде (рис.6.1). На катод падает поток света () и обеспечивает выход электронов с катода за счет фотоэмиссии. Электроны ускоряются в промежутке анод-катод () на расстоянии, равном средней длине свободного пробега, набирают энергию, достаточную для ионизации атомов. Происходит ионизация атомов, в результате появляется еще один электрон и ион. Ион движется к катоду, а два электрона – к аноду. В следующий акт ионизации образуются 4 электрона и 2 иона и т.д. Появляется так называемая лавина. Ионы, бомбардируя катод, вызывают дополнительную ионно-электронную эмиссию с катода, увеличивая число частиц в последующей лавине.

К А       d

Ионы, ускоряясь к катоду, способны ионизировать атомы. Все эти процессы обеспечивают развитие разряда. Если под действием света с катода идет ток , а в результате многих лавин в цепи анода установится ток , возникает вопрос какая связь между ними.

Таундсенд ввел коэффициент объемной электронной ионизации a, показывающий, сколько ионизаций совершает электрон на 1 м пути в газе. a – первый коэффициент Таундсенда.

b – второй коэффициент Таундсенда, это коэффициент объемной ионной ионизации, показывающий, сколько ионизаций совершает ион на 1 м пути в газе. Исследования показали, что этот коэффициент невелик, и мы его не будем учитывать.

g – третий коэффициент Таундсенда, коэффициент ионно-электронной эмиссии, показывающий сколько электронов выбивает из катода один ион, пришедший на него. В результате Таундсенд получил уравнение газового усиления:

где – ток фотоэмиссии с катода;

– ток разряда.