Emissiya hodisalari va ularning qo’llanilishi

Gazlarda elektr toki. Mustaqil va nomustaqil razryadlar
Ga.z razryadlari. Uncha yuqori bo’ imagan temperaturalarda gaz elektr tokini o’tkazmaydi. U o’tkazuvchan bo’lishi uchun molekulalarining biror qismi bo’linib, ionlar va erkin elektronlarga ajralishi kerak. Buning uchun esa gazga biror ionlashtiruvchi ta’sir ko’rsatilishi zarur. lonizator ta’sirida atom yoki molekulalaming elektron qobig’idan bir yoki bir nechta elektronlaming uzilib chiqishi ro’y beradi. Bu esa gazda erkin elektronlar va musbat ionlar vujudga kelishiga olib keladi. Elektronlar ham o’z navbatida neytral atomlar yoki molekulalar bilan birikib, manfly zaryadlangan ionlami vujudga keltiradi. Demak, ionlashgan gazda erkin elektronlar, musbat va manfly ionlar mavjud bo’Iadi. Gazdan elektr tokining o’tishi gaz razryadi deyiladi.
Rekombinatsiya. Gazda ionlashish jarayoni bilan birga, rekombinatsiya — ionlaming neytral atomlar yoki mole kulalarga aylanish jarayoni ham ro’y beradi. Agar tashqi ionizatorning ta’siri to’xtasa, gazning o’tkazuvchanligi yomonlasha boradi. lonizatorning quvvati

o’zgarmaydigan bo’lsa, ionlashish va rekombmatsiyajamyonlarj o’rtasida dinamik muvozanat vaziyati vujudga keladi. Bunda ionlashish natijasida vujudga keladigan zaryadlangan zarralar juftining o’rtacha soni rekombinatsiya natijasida yo’qoladiganlarining o’rtacha soniga teng bo’ladi.
Nomustaqil razryad. GazQoIc1iiig tash i ion!ashti vchi ta’sirida vujudga kelishi nomustaqil gaz razjyadi deyiladi. Bujamyonni batafsilroq o’rganaylik. Aytaylik, kondensator qoplamalari orasidagi bo’shliqqa ultrabinafsha nurlar ta’sir etayotgan bo’lsin (1 35-rasm). Kondensator qoplamalari orasida ionlashuv jarayoni ro’y berib, qarama-qarshi zaryadlangan zarralar vujudga keladi. Agar kondensator qoplamalari orasidagi kuchianish nolga teng bo’lsa (136-rasm, 0 nuqta) tok ham nolga teng bo’ladi, chunki hosil bo’lgan zaryad tashuvchilar betartib harakatda bo’ladi. Kondensator qoplamalari orasidagi kuchianish orttirilgan sari ko’proq ionlar va elektronlar yo’naltirilgan harakatga keladi. Ular kondensator qoplamalariga yetishishadi va tok kuchi ortib boradi. Kuchlanish U1 qiymatiga erishganda hosil bo’Igan zaryadlaming barchasi qoplamalarga yetib boradi va tok shu ionlashish darajasi uchun o’zining eng katta 4 qiymatiga erishadi. Kuchianishning C qiymatgacha ortishi tok kuchini o’zgartira olmaydi. Agar ionlashtiruvchining ta’siri to’xtatilsa, ionlarnj vujudga kehiruvchi boshqa manba bo’Imaganligi uchun razryad ham to’xtaydi. Shuning uchun ham bunday razryad nomustaqil razryad deyiladi.
Mustaqil razryad. Kuchianishning yanada oshirilishida (U,0 va yuqori) tok kuchi keskin ortadi. Tashqi ionizator olinganida jiam
razryad davom etadi. Demak, endi gazning elektr o’tkazuvchanligini ta’minlash uchun zarur bo’lgan ionlarni razryadning o’zi vujudga keltiradi. Tashqi ionizatoming ta’siri tugagandan keyin ham davom etadigan razryad mustaqil gaz razjyadi deyiladi.
M ustaqil gaz razryadi vujudga keladigan eç0 kuchlanish gaz razryadini yoqish kuchianishi yoki teshish kuchianishi deyiladi.
Mustaqil gaz razryadi elektr maydoni tomonidan tezlashtirilgan elektronlarning urilish ionlashtiri t.
shi natijasida vujudga
Elektronlar E maydon ta’sirida tezlanuvchan harakat qiladi va
elektr maydon kuchiarining ishi hisobiga kinetik energiyasi ortadi.
Agar elektronning energiyasi atomning ionlashish energiyasiga teng yoki undan katta bo’lsa, ularning to’qnashuvi natijasida atom ionlashishi mumkin. Natijada yana bir musbat ion va elektron vujudga keladi. Elektr maydon kuchianganligi katta bo’lganligi sababli, o’z energiyasini yo’qotgan oldingi elektron ham va yangi hosil bo’lgan elektron ham ionlashtirish uchun zarur bo’lgan energiyani to’playdi. Keyingi to’qnashuvda esa endi to’rtta elektron va ikkita ion vujudga keladi. Uchinchi to’qnashuvdan so’ng elektronlar soni sakkizta, to’rtinchisidan keyin — o’n oltita va hokazo davom etadi. Natijada elektronlar va ionlar oqimi hosil bo’ladi (137- rasmda elektronlar oqimi ko’rsatilgan).
Mustaqil razryad hosil bo’lishi uchun elektronlar va ionlar oqimifling hosil bo’lishi zarur bo’lsa-da, lekin yetarli emas. Tashqi ionlashtiruvchi o’chirilgandan keyin ham anodga ketuvchi elektronlarning o’miga yangilarini hosil qilish kerak bo’ladi. Bu elektronlar maydon ta’sirida katod tomonga harakat qiladigan musbat ionlar va fotonlar tomonidan katoddan urib chiqanladi. Katod sirtithn elektronlami unb chiqarish hodisasi ikkilamchi elekiron emissiya deyiladi. Urib chiqariladigan elektronlarning soni ionning energiyasi va katod materialiga bog’liq bo’ladi. Bir paytnirig o’zida ham elektronlar va ionlar oqimining vujudga kelishi, ham ikkinchi elektron emissiya hodisasining ro’y berishigina mustaqil razryadning vujudga kelishiga olib keladi. Shu holdagina gaz oralig’ining teshilishi va mustaqil gaz razryadiiiing yoqilishi ro’y beradi.
Tojli razryad. Agar atmosfera bosimida binning uchi uchli, ikkinchisiniki yassi bo’lgan elektrodlar yordamida bir jinslimas elektr maydon hosil qilinsa, har binning oldida elektr maydonning kuchlanganligi turlicha bo’ladi. Uchli joyda zaryad zichligi juda katta va shuning uchun ham kuchlamsh ortganda bu yerdagi kuchianish yassi elektroddagiga nisbatan oldinroq E qiymatga erishadi. Uchli elektrod oldidagi kuchianganlik 30 kV/sm ga yetganda gazning teshilishi ro’y berib, elektrod atrofida tojga o’xshash chaqnash hosil bo’ladi. Shufling uchun ham u tofu razryad deyiladi. Tabiatda tojli razryad atmosfera elektr maydoni ta’sirida daraxtlarnthg, kema machtalarining uchiarida va boshqa uchli narsalarning oldida hosil bo’lishi mumkin. Shuningdek, urn yuqori kuchianishli elektr energiya uzatuvchi simlar oldida ham kuzatish mumkin. Texnikada tojli razryad sanoatda ishlatiladigan gaziami qattiq va suyuq aralashmalardan tozalash uchun foydalaniladigan elektr filtriarda foydalaniladi.
Uchqunli razryad. Kuchianish ortishi bilan tojning o’miga yanada kuchliroq elektron oqimlani hosil bo’ladi, nunlanayotgan shoxchalar pay- do bo’Iib, tojli razryad shokilali razryadga o’tadi. Agar kuchianish yanada orttirilsa, shokilaning shoxchalari o’sib yanada uzunlashadi va ulardan birortasi ilckinchi elektrodga yetganida oraliqdagi gaz teshilib uchqun hosil bo’ladi. Uchqun mziyad uzilish xamkteriga ega, chunki gazning teshilishidan keyin elektrodlardagi kuchianish keskin kamayadi, ya’ni elektrodlar o’rtasidagi oraliqda qisqa tutashuv ro’y beradi. Uchqunli razryad yo’qoladi, kuchianish yanada.ortadi va teshilish jarayoni takrorlanadi.
Biz tabiatda kuzatadigan chaqmoq tabiiy uchqunli razryadning ulkan elektr uchqunidir. Ma’lumki, Yerning sirtida elektr maydon bo’lib, momaqaldiroqdan oldin ujuda kuchayadi. Bunga sabab bulutlardagi elektr zaryadlanidir. Odatda, bulutning pastki, Yerga qaragan qismida manfly, yuqori qismida esa musbat zaryadlar boladi. Chaqmoq yoki bulutlar orasida, yoki bulut va Yer orasida hosil bo’ladi. Chaqmoqning ba’zi razryadlani mikrosekundlar davomida ro’y berib, tok kuchi 500 000 A ga yetadi. Chaqmoq bo’lishidan oldingi kuchianish 108 — 10 V gacha bo’Iishi mumkin. Chaqmoqda havoning kuchil qizishi ro’y benib, kuchli tovush to’lqini — momaqaldiroq vujudga keladi.
Turli binolarni chaqmoqdan himoya qilish uchun chaqmoq qaytargichiar qo’yiladi. Ular uchli metal! langarlardan iborat bo’lib, himoya qilinadigan binodan balandroq o’rnatiladi va yerga ulanadi. Uning ish prinsipi zaryadni tayoq uchidan yerga o’tib ketishiga asoslangan.
Elektr yoyi. Agar zanjirda kuchli tok manbai mavjud bo’lsa, uchqunni elektr yoyiga aylantinish mumkin. Elektr yoyi birinchi bo’lib rus fizigi V.Petrov tomonidan 1802- yilda hosil qilingan. U ikkita ko’mir parchasini olib, galvanik elementlarning kuchli batareyasiga birlashtirgan va oldin ularni bir-birlaniga tegdirib, so’ngra ajrata boshlagan. Ideal bog’lanish bo’imaganligi uchun ko’mir bo’laklarining bir-birlariga tegib turganjoylarida katta qarshilik vujudga kelgan. Tok o’tganda ko’mir ulangan sim uchianining qizishi kuzatilsa-da, issiqlik o’tkazuvchanligi katta bo’lmaganligi uchun ko’mir bo’lakchalari qizimagan. Ko’mir bo’lakchalani ajratilganda, qizigan katoddan termoelektron emissiya natijasida gaz oralig’ining issiqlik ionlashuvi ro’y bergan. Yoyning eng qizigan joyi elektronlarning uzilishi natijasida musbat elektrodda hosil bo’lgan chuqurcha — yoyning og’zidir. Normal atmosfera bosimida yoy

og’zidagi temperatura 4000 °C gacha ko’tarilishi mumkin. Yoy razryadi vujudga kelishi uchun gaz ionlashuvining asosiy sababchisi termoelektron emissiya, ya’ni elektronlarning kuchli qizigan jismlardan chiqishidir. Yoy razryadi metallarni payvandlash va kesishda, kuchli yorug’lik manbayi sifatida projektor, proyeksion va kinoapparatlarda foydalaniladi.
Yolqinli razryad. Agar shisha naydan havo so’rib olinib, unda o’rnatilgan elektrodlarga bir necha yuz volt o’zgarmas kuchianish berilsa, gaz razryadi vujudga keladi. Bu razryad yolqin razryaddeyiladi (138-rasm).
Gaz siyraklashganda qo’shni atomlar orasidagi masofa ortib boradi va natijada elektronning erkin yugurish yo’liniiig uzunligi ham ortadi. Natijada garchi elektrodlar orasidagi kuchianish kichik bo’lsa-da, elektronlar toqnashib ionlashtirish uchun yetarli energiya to’plashi mumkin. Agar kuchianishni o’zgartirmay saqiab, naydagi bosimni asta-sekin o’zgartirib borsak, oldin shokilali raziyad, keyin esa elektrodlarni tutashtiruvchi ingichka, yorug’, egri-bugri kanal paydo bo’ladi. Bosim 1 — 15 Pa atrofida bo’lganda esa razryad 139- rasmdagidek ko’rinishni oladi. Katod yonida ingichka yorug’ qatlam 1 (katod pardasi), undan keyin katod qorong’i fazasi 2, undan so’ ng yorug’ qatlam 3 (yolqinli nurlanish) va faradey qorong’i fazasi deyiluvchi ikkinchi qorong’i faza 4joylashgan. Undan keyin esa yorug’ soha Sjoylashgan bo’lib, unga musbat ustun deyiladi.
Yolqinli razryadda gazning bunday nurlanishiga sabab razryad nayidagi potensialning taqsimlanishidir. Musbat ustunning nurlanishi g’alayonlangan atomlar nurlanishining natijasi bo’lganligi sababli o’ziga xos rangga ega bo’Iadi. Bundan rekiamalarda foydalanishadi. Agar nay neon bilan to’ldirilsa — sariq-qizil, argon bilan to’ldirilsa — ko’kyashil rangli nurlanish ro’y beradi.
Yolqinli razryadning ma’lum shartlarida katod materialining sochilib ketishi ro’y beradi. Bu hol sirtlarni metallashtirish, oyna va yarim shaffofplastinalarni hosil qilishda foydalaniladi.
Plazma. Bu tushuncha nisbatan yangi bo’lib, oldingi asrning yigirmanchi yillarida o’rganila boshlandi. Plazma deb — elektronlarining konsentratsiyasi musbat ionlarining konsentratsiyasiga taxminan teng bo ‘Igan, kuchli ionlashgan gaga aytiladi. Temperatura ko’tarila borgan sari plazmadagi elektronlar va ionlar soni ortib boradi va neytral atomlar shuncha kam qoladi. Bunday plazma elektron-ionli plazma deyiladi. Plazmadagi elektronlar konsentratsiyasi ionlar konsentratsiyasiga teng bo’lganligi uchun ham uni elektroneytral, undagi hajmiy zaryad zichligini esa nolga teng deb hisoblash mumkin.
Plazmaning xossalari. Plazma — neytral gaz xossalaridan farq qiladigan bir qator maxsus xossalarga egadir. Bu xossalar uni moddaning to’rtinchi agregat holati deb qarashga asos bo’ladi. Neytral gaz molekulalari orasidagi ta’sirdan farqli ravishda, plazmadagi zarralarfling o’zaro ta’siri kulon tortishish va itarish kuchlari bilan xarakterlanadi.
Plazma zarralari, ayniqsa elektronlar elektr maydon ta’sirida yengil ko’chadi. Elektr va magnit maydonlar plazmaga juda kuchli ta’sir qilib, hajmiy zaryadlar va tokiarni vujudga keltiradi.
Elektr o’tkazuvchanlik xususiyatiga ko’ra plazma metallarga oxshab ketadi, ya’ni yaxshi elektr o’tkazuvchidir. Metallardan farqli ravishda esa temperatura ortishi bilan plazmaning elektr o’tkazuvchanligi yaxshilashadi. Plazma yaxshi issiqlik o’tkazuvchanlikka ham ega. Buning natijasida plazma issiqlik miqdorini oson yoqotadi: elektronlar va ionlar idish devorlariga issiqlikni tez uzatadi.