§ 3.3.2. Электропроводность газового промежутка

Электропроводность газового промежутка при самостоятельном разряде (без дополнительных ионизирующих излучений) зависит от давления. Газ всегда содержит свободные электроны, появляющиеся, например, при взаимодействии с космическим излучением. При низком вакууме в связи с малой длиной свободного пути эти электроны под воздействием электрического поля не успевают приобрести энергию, необходимую для ионизации молекул газа. Электропроводность газа в таких условиях мала.

При высоком вакууме в связи с малым количеством заряженных частиц электропроводность газового промежутка еще меньше. В области среднего вакуума наблюдаются наибольшие значения электропроводности газа. В этих условиях свободные электроны осуществляют ионизацию молекул остаточных газов, а образующиеся при этом вторичные электроны поддерживают самостоятельный разряд.

Электросопротивление газового промежутка может характеризоваться пробивным напряжением U_пр, которое зависит от природы газа, расстояния между электродами и давления. Пробивное напряжение зависит от произведения давления газа на расстояние между электродами, а не от каждого из этих параметров в отдельности. Зависимость пробивного напряжения от произведения pd, где d — расстояние между электродами, показано на рис. 3.5 и имеет характерный минимум в области среднего вакуума. Эта зависимость известна под названием кривой Пашена.

Прохождение электрического тока через разреженные газы в области среднего вакуума сопровождается свечением газа, зависящим от рода газа и давления. Это явление используется для качественного определения давления и состава газа. При давлениях порядка 10³ Па разряд появляется между электродами в виде тонкого шнура, который при давлениях около 10² Па заполняет всю разрядную трубку. При этом в разряде от катода к аноду можно выделить несколько характерных областей: катодное темное пространство (Астона); светящийся слой, создающий катодное свечение; темное пространство (Крукса); зона отрицательного свечения; темная зона (Фарадея); положительный столб; анодное темное пространство.

Положительный столб имеет интенсивное свечение, по цвету которого можно судить о роде газа, заполняющего разрядный промежуток; воздух светится голубым цветом, кислород — желтым, азот — оранжевым, гелий — розовым, пары воды — голубовато-белым, аргон — фиолетовым, неон — красным.