气体中带电粒子的产生和消失有哪些主要方式
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发布时间：2022-04-25 16:53
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时间：2023-10-20 10:51
气体中带电粒子的产生主要有以下三种方式：
（1）气体分子本身的电离
物理里面学过原子是由电子和原子核组成的，电子受到引力的作用绕着原子核旋转。当原子吸收足够的能量时，电子是可以从里向外跃迁的。
（2）金属电极表面电离
实际应用时，气体还会存在金属电极，金属电极表面电离产生的带电粒子会进入到气体中。我们来分析下这种方式产生粒子的过程：当金属阴极表面电子接收的能量大于逸出功的时候，电子就会离开金属进入气体。
金属的逸出功是电子从金属表面逸出时必须做的功，与金属的微观结构、表面状态有关。金属的逸出功一般比气体的电离能小得多（Cu3.9eV，Ag3.1eV，气体的一般都是十几个eV），所以这种方式在气体放电中起重要作用。
（3）负离子的形成
带电粒子形成的最后一种方式比较特殊，它并没有产生多余的电荷。有时电子和气体分子碰撞非但没有电离出新电子，反而是碰撞电子附着到分子上，形成了负离子；有些气体容易形成负离子，称为电负性气体（如氧、氟、氯等）；
负离子的形成起着阻碍放电的作用，这是因为自由电子数减小，负离子相对于自由电子质量大很多，同样的力作用下获得的动能小；所以电负性气体通常具有较高的绝缘强度，在工业上有典型应用（例如SF6断路器，组合绝缘电器等）。
气体中带电粒子的消失主要有三种方式：带电粒子在电场的驱动下作定向运动，在到达电极时，会消失于电极上形成外电路中的电流；带电粒子通过扩散逸出气体放电空间；还有一种是带电粒子的复合。
复合指的是正离子和负离子或电子相遇，发生电荷的传递而互相中和、还原为分子的过程；可以分为离子复合和电子复合两种。
在带电粒子的复合过程中会发生光辐射，这种光辐射在一定条件下又成为导致电离的因素；带电粒子浓度越大，复合概率愈大；参与复合的粒子的相对速度愈大，复合概率愈小；正因为这样，强烈的电离区也是强烈的复合区。
扩展资料
气体中电子和离子的自由行程是它们和气体分子发生碰撞时的行程；电子的平均自由行程要比分子和离子的自由行程大得多；对于同一种气体，其分子密度和该气体的密度成正比。
气体分子密度越大，其中粒子的平均自由行程越小，也就是平均自由行程长度正比于气温T比上气压p（如下式）；在大气压和常温下，电子在空气中的平均自由行程的数量级为10^-5 cm。
