29. Несамостійний і самостійний розряди у газах. Плазма, її використання.

Гази в природному стані — діелектрики, оскільки вони складаються з електрично нейтральних атомів або молекул. Газ може бути провідником при значному підвищенні температури, або внаслідок дії на нього ультрафіолетового, рентгенівського або гамма-випромінювань. Все це — зовнішні іонізатори, які перетворюють частину молекул газу на позитивні іони, відщеплюючи від молекул електрони. Електричний струм у газі називають газовим розрядом. Залежність струму в газі від напруги між введеними в посудину з газом електродами називають вольтамперною характеристикою газового розряду (ВАХ). Ділянка ОА відповідає все більш повному відведенню до електродів заряджених частинок, що утворились зовнішньою дією. Ділянка АВ відповідає струму насичення: всі утворювані за одиницю часу електрони та іони відразу відводяться до електродів. Ділянка ВС відображує приєднання до зовнішнього іонізатора внутрішнього: прискорююча напруга настільки велика, що одержаної електронами енергії достатньо для ударної іонізації ними молекул газу; відбувається стрімке збільшення числа електронів та іонів. Таким чином, на ділянці ВС відбувається іонізація молекул не тільки зовнішнім впливом, але і самостійна іонізація. При U, меншою за Uс іони не беруть участі в ударній іонізації, бо їх малий пробіг не дозволяє їм накопичити необхідну для іонізації енергію. Хоча сили струмів в інтервалі між Іа,b і Іс великі, усунення зовнішнього іонізатора призводить до зникнення розряду; отже, він був несамостійним (незважаючи на наявність самостійної іонізації). Несамостійним називається розряд, який відбувається тільки в присутності зовнішнього іонізатора. Розряд стає самостійним при подальшому посиленні електричного поля, прискорюючого електрони та іони. У досить сильних полях позитивні іони: а) вибивають електрони з катода; б) іонізують молекули газу при зіткненні з ними. Виникнення самостійного розряду призводить до спаду напруги між електродами в газі (через істотне зменшення опору газового проміжку), ділянка СD. У залежності від тиску газу, форми електродів та прикладеної напруги можуть виникати самостійні розряди різних типів: тліючий, дуговий, коронний, іскровий. Значно іонізований газ називається плазмою. Розрізняють газорозрядну плазму (про неї уже говорилось) і високотемпературну плазму, дуже поширену у Всесвіті (зірки, туманності, міжзоряний газ). Вона утворюється внаслідок співударяння нейтральних атомів або молекул газу, які мають достатньо великі швидкості (тобто в газі при дуже високих температурах). Приклади використання плазми: індикаторні лампи, світлові реклами, електрозварювання, очистка газоподібних відходів виробництво від твердих включень. Інтерес до високотемпературної плазми спочатку був тільки теоретичним, як до об'єкта далекого космічного оточення Землі, однак у зв'язку з проблемою здійснення керованих термоядерних реакцій це питання набуває практичного характеру.