gassutladning

Artikkelstart

Gassutladning er en elektrisk utladning gjennom en gass. Gassutladninger finner sted når det er elektrisk ladede partikler til stede i gassen og de settes i bevegelse av det elektriske feltet mellom to elektroder.

Typer

Uselvstendig gassutladning

Ved uselvstendig gassutladning dannes ioner i gassen ved påvirkning utenfra, for eksempel ved at gassen varmes opp av en flamme, utsettes for radioaktiv stråling, for ultrafiolett stråling eller ved at den negative elektroden, katoden, sender ut elektroner. Gassens ledningsevne (konduktans) er da som regel liten og proporsjonal med antall ioner som er til stede i gassen. Ved å måle strømmen kan derfor ionetettheten bestemmes.

Fenomenet utnyttes i ionisasjonskammer, dosemeter med mer. Det utnyttes også i gassfylte elektronrør. Elektroner som frigjøres fra katoden, slår da løs nye elektroner fra gassmolekylene, og strømmen gjennom røret øker. Ioner med motsatte ladninger har en tendens til å slå seg sammen igjen, rekombineres, og hvis ionetettheten blir for stor, vil forholdsvis mange ioner rekombineres før de når frem til elektroden. Strømmen blir da ikke lenger proporsjonal med antall ioner som dannes, men nærmer seg en øvre grense, metningsstrømmen.

Selvstendig gassutladning

Ved selvstendig gassutladning skyldes ioniseringsprosessen det elektrostatiske feltet i gassen. Også her startes utladningen ved en ionisasjon fremkalt av ytre årsaker, men straks et ion er dannet, vil det akselereres i feltet og får derved så mye energi at det kan forårsake ny ionisasjon og på den måten opprettholde strømmen.

Utladningens karakter avhenger sterkt av feltstyrke, gasstrykk og elektrodeavstand. Så lenge spenningen over elektrodene er lav, har man bare uselvstendig utladning, og strømmen er tilnærmet uavhengig av spenningen. Men når spenningen overskrider en viss grense, øker strømmen merkbart med spenningen samtidig med at gassen blir svakt lysende. Dette kalles mørk utladning eller (ved lave trykk) townsendutladning. Ved høye trykk er fenomenet best merkbart i sterke felt omkring spisser eller skarpe kanter hvor man i mørket kan se en svakt lysende dusk, St. Elms ild.

Økes spenningen videre, får man en sterkt lysende utladning. Ved lave trykk brer den seg ut og fyller ofte hele rommet mellom elektrodene, glimutladning, mens man ved høyere trykk får en skarpt avgrenset bane som utladningen foregår langs, gnistutladning. Ved et trykk på omkring 10 kilopascal skifter utladningen gradvis karakter fra glim- til gnistutladning. Ved denne form for gassutladning vil potensialfallet i gassen være konstant mens strømmen kan variere innen vide grenser. Ved gnistutladning blir oftest strømmen så stor at spenningen umiddelbart synker så mye at strømmen ikke kan opprettholdes, og man får bare et kort strømstøt (lyn, gnistoverslag).

Ved lave trykk begrenses strømmen inne i røret, og det oppstår karakteristiske lag som lyser forskjellig. I negativ glødehud eller i katodesjikt slår positive ioner løs elektroner fra katoden. Elektronene akselereres i det første mørkerom (også kalt Crookes' eller Hittorffs mørkerom) som i virkeligheten også er svakt lysende, men på grunn av kontrasten virker mørkt. I dette område ligger praktisk talt hele rørets potensialfall, katodefallet, og elektronene får her tilstrekkelig energi til å ionisere gassen. Dette skjer i det negative glødelyset eller glimlyset, som har et skarpt skille mot det første mørkerom og som mer gradvis går over i det annet (Faradays) mørkerom, et område med et svakt potensialfall hvor sekundære elektroner akselereres. Derpå følger den positive kolonne, som iblant er delt i lysere og mørkere lag.

Utstrekningen av de forskjellige lagene er avhengig av spenning og gasstrykk. I katodefallet vil strømtettheten være konstant, uavhengig av gasstrykket, så lenge katoden ikke er helt omgitt eller dekket av glimlyset, og strømmen varierer ved at glimlyset vider seg ut eller trekker seg sammen. Katodefallet er bestemt av gasstypen og katodematerialet, og er også avhengig av gasstrykket. Det angir den minste spenning man må ha for å opprettholde en gassutladning og er for edelgasser 80–150 volt, for luft 300–400 volt (avhengig av katode). Glimutladning foregår som regel ved et trykk mellom ca. 100 og 1000 pascal. Ved lavere trykk vil utladningen stort sett skyldes ioner og elektroner som sendes ut fra elektrodene. De beveger seg da rettlinjet gjennom røret og kan, om elektrodene lages med huller, også iakttas på baksiden av anoden (elektron- eller katodestråler) og bak katoden (kanalstråler av positive ioner).

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg