موضوع مقاله: تخلیه الکتریکی در گازها | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # تخلیه الکتریکی در گازها | مقدمه: تخلیه الکتریکی در گازها زمانی رخ می‌دهد که جریان الکتریکی به دلیل یونش گاز از یک محیط گازی عبور کند. | ## بخش 1: تخلیه الکتریکی در گازها | رویداد یونش اولیه یک الکترون را آزاد می‌کند و هر برخورد بعدی یک الکترون دیگر را آزاد می‌کند، بنابراین از هر برخورد دو الکترون پدید می‌آید: الکترون یون‌ساز و الکترون آزاد شده. با افزایش ولتاژ اعمال شده، الکترون‌های آزاد حامل جریان، انرژی کافی برای یونش بیشتر را به دست می‌آورند و باعث ایجاد بهمن الکترونی می‌شوند. در این رژیم، جریان از فمتوآمپر به میکروآمپر افزایش می‌یابد، یعنی نُه مرتبه بزرگی، برای افزایش بسیار کمی در ولتاژ. مشخصه‌های ولتاژ-جریان در نزدیکی ولتاژ شکست شروع به کاهش تدریجی می‌کنند و درخشش قابل مشاهده می‌شود. ولتاژ دو سر الکترودها ناگهان افت می‌کند و جریان تا محدوده میلی‌آمپر افزایش می‌یابد. در جریان‌های پایین‌تر، ولتاژ دوسَر لامپ تقریباً مستقل از جریان است؛ این در لامپ‌های رگولاتور ولتاژ تخلیه فروغی استفاده می‌شود. در جریان‌های پایین‌تر، مساحت الکترودهای تحت پوشش تخلیه فروغی متناسب با جریان است. در جریان‌های بالاتر، فروغ بهنجار (normal glow) به تابش غیرطبیعی تبدیل می‌شود، ولتاژ دو سر لامپ به تدریج افزایش می‌یابد و تخلیه فروغی سطح بیشتری از الکترودها را می‌پوشاند. | ## بخش 2: تخلیه الکتریکی در گازها | سوئیچینگ کم‌مصرف (تیراترون‌های تخلیه فروغی)، تثبیت ولتاژ و کاربردهای روشنایی (مانند لامپ‌های نیکسی، دکاترون‌ها، لامپ‌های نئون) در این ناحیه کار می‌کنند. III: تخلیه قوس الکتریکی، که در محدوده آمپر جریان رخ می‌دهد؛ ولتاژ دو سر لامپ با افزایش جریان کاهش می‌یابد. برای تشکیل تخلیه فروغی، مسیر آزاد متوسط الکترون‌ها باید به‌طور معقولی طولانی اما کوتاه‌تر از فاصله بین الکترودها باشد؛ بنابراین تخلیه‌های فروغی به راحتی در فشارهای خیلی کم و خیلی زیاد گاز رخ نمی‌دهند. ولتاژ شکست برای تخلیه فروغی طبق قانون پاشن به صورت غیرخطی به حاصلضرب فشار گاز و فاصله الکترود بستگی دارد. افزایش ولتاژ ضربه برای فواصل الکترودی کوتاه‌تر، به دلیل طولانی بودن بیش از حد مسیر آزاد متوسط الکترون‌ها در مقایسه با فاصله الکترودی است. مقدار کمی از یک عنصر رادیواکتیو ممکن است به صورت یک قطعه جداگانه از ماده (مثلاً نیکل-۶۳ در کریترون) یا به عنوان افزودنی به آلیاژ الکترودها (مثلاً توریم) به لوله اضافه شود تا گاز را پیش‌یونیده (preionize) و قابلیت اطمینان شکست الکتریکی و سوزش تخلیه فروغی یا قوسی را افزایش دهد. یک ایزوتوپ رادیواکتیو گازی، مثلاً کریپتون-۸۵، نیز می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد. 52, CRC Press, 2006 نسبت E/N بین میدان الکتریکی E و غلظت ذرات خنثی N اغلب استفاده می‌شود، زیرا میانگین انرژی الکترون‌ها (و بنابراین بسیاری از خواص دیگر تخلیه) تابعی از E/N است. | ## بخش 3: تخلیه الکتریکی در گازها | افزایش شدت الکتریکی E به اندازه ضریب q همان عواقب کاهش چگالی گاز N به اندازه ضریب q را دارد. کاربرد در محاسبات آنالوگ استفاده از تخلیه فروغی برای حل برخی از مسائل نقشه‌برداری در سال ۲۰۰۲ شرح داده شد. طبق مقاله‌ای در مجله نیچر که این کار را شرح می‌دهد، محققان کالج امپریال لندن نشان دادند که چگونه یک نقشه‌کوچک ساخته‌اند که به گردشگران نشانگرهای مسیر نورانی می‌دهد. برای ساخت تراشه یک-اینچی لندن چیپ، تیم طرحی از مرکز شهر را روی یک اسلاید شیشه‌ای حکاکی کرد. قرار دادن یک درپوش صاف روی آن، خیابان‌ها را به لوله‌های توخالی و متصل تبدیل کرد. آنها این لوله‌ها را با گاز هلیوم پُر کردند و الکترودهایی را در مراکز کلیدی گردشگری قرار دادند. | ## جمع‌بندی | هنگامی که ولتاژی بین دو نقطه اعمال می‌شود، الکتریسیته به‌طور طبیعی در امتداد کوتاه‌ترین مسیر از A به B از خیابان‌ها عبور می‌کند - و گاز مانند یک چراغ نواری کوچک و درخشان می‌درخشد.