Іонізація в газах

Іонізація в газах

Суть іонізації полягає в розділенні атома на позитивний іон і електрон. Більший інтерес для електроніки представляє іонізація газу, який знаходиться в електричному полі. Поняття іонізації газу представляє собою появу в газі заряджених частинок - молекул, званих газовими іонами, під впливом різних зовнішніх взаємодій. Найбільший вплив роблять такі зовнішні агенти як рентгенівські промені, промені радію, сильне нагрівання газу.

Викликають іонізацію, наприклад прилади, звані ионизаторами.

Кількісної характеристикою іонізації є інтенсивність іонізації, яка вимірюється кількістю пар протилежних за знаком частинок, що виникають в одиниці об'єму газу за одиницю часу.

Механізм іонізації в газах полягає в наступному: нейтральні атоми і молекули містять однакову кількість позитивного електрики у вигляді центральних ядер і негативного - у вигляді електронів, що оточують ці ядра. Під впливом різних причин електрон може бути вирваний, і молекула, яка залишається, набуває позитивний заряд. А вирваний електрон не залишається вільним, він захоплюється однією або декількома нейтральними молекулами і повідомляє їм негативний заряд. У підсумку виходить пара протилежно заряджених іонів. Для того, щоб електрон відірвався від атома йому необхідно затратити певну енергію - енергію іонізації. Ця енергія різна для різних речовин і залежить від будови атома.

Кожен молекулярний іон, який утворився, притягує нейтральні молекули, і тим самим утворює цілий іонний комплекс. Іони протилежних знаків, при зіткненні один з одним, нейтралізують один одного, в результаті чого знову виходять вихідні нейтральні молекули -такой процес називається рекомбінацією. При рекомбінації електрона і позитивного іона вивільняється певна енергія, яка дорівнює енергії, витраченої на іонізацію.

Так що в стаціонарних умовах, в іонізованому газі кількість іонів визначається рухомим рівновагою між кількістю іонів, які доставляються іонізатором, і кількістю іонів, які зникають внаслідок рекомбінації.

Після того, як припиняється дія іонізатора кількість іонів в газі з плином часу стає все менше, і зрештою практично зводиться до нуля. Це пояснюється тим, що електрони і іони беруть участь в тепловому русі і тому соударяются один з одним. В результаті зіткнення електрона і позитивного іона вони возз'єднуються в нейтральний атом. А коли стикаються позитивний і негативні іони, останній в свою чергу може віддати позитивного іону свій власний надлишковий електрон і обидва іона стануть нейтральними молекулами.

У природному стані гази не проводять електрики. Якщо помістити ізольоване заряджене тіло в сухий атмосферне повітря, наприклад заряджений електрометрії з гарною ізоляцією, то заряд електрометрії залишиться практично незмінним довгий період часу.

Для іонізації газів необхідні високі температури, наприклад, для водню цей показник становить 6000 К. Такий тип іонізації газів поширений переважно в зірках.