Descarga de resplandor
Una descarga luminiscente es un plasma formado por el paso de corriente eléctrica a través de un gas. A menudo se crea aplicando un voltaje entre dos electrodos en un tubo de vidrio que contiene un gas a baja presión. Cuando el voltaje excede un valor llamado voltaje de impacto , la ionización del gas se vuelve autosostenida y el tubo se ilumina con una luz de color. El color depende del gas utilizado.
Las descargas luminosas se utilizan como fuente de luz en dispositivos como luces de neón , lámparas fluorescentes y televisores con pantalla de plasma . El análisis de la luz producida con espectroscopía puede revelar información sobre las interacciones atómicas en el gas, por lo que las descargas luminosas se utilizan en la física del plasma y la química analítica . También se utilizan en la técnica de tratamiento de superficies llamada pulverización catódica .
La conducción en un gas requiere portadores de carga, que pueden ser electrones o iones. Los portadores de carga provienen de la ionización de algunas de las moléculas de gas. En términos de flujo de corriente, la descarga luminiscente se encuentra entre la descarga oscura y la descarga de arco.
Por debajo del voltaje de ruptura hay poco o ningún brillo y el campo eléctrico es uniforme. Cuando el campo eléctrico aumenta lo suficiente como para causar ionización, comienza la descarga de Townsend. Cuando se desarrolla una descarga luminosa, el campo eléctrico se modifica considerablemente por la presencia de iones positivos; el campo se concentra cerca del cátodo. La descarga de resplandor comienza como un resplandor normal. A medida que aumenta la corriente, una mayor parte de la superficie del cátodo está involucrada en el resplandor. Cuando la corriente aumenta por encima del nivel en el que está involucrada toda la superficie del cátodo, la descarga se conoce como un resplandor anormal. Si la corriente aumenta aún más, entran en juego otros factores y comienza una descarga de arco . [2]
El tipo más simple de descarga luminiscente es una descarga luminiscente de corriente continua . En su forma más simple, consta de dos electrodos en una celda mantenida a baja presión (0.1 a 10 torr ; aproximadamente 1/10000 a 1/100 de la presión atmosférica). Se utiliza una presión baja para aumentar la trayectoria libre media ; para un campo eléctrico fijo, un camino libre medio más largo permite que una partícula cargada gane más energía antes de chocar con otra partícula. La celda generalmente está llena de neón, pero también se pueden usar otros gases. Se aplica un potencial eléctrico de varios cientos de voltios entre los dos electrodos. Una pequeña fracción de la población de átomos dentro de la célula se ioniza inicialmente.a través de procesos aleatorios, como colisiones térmicas entre átomos o por rayos gamma . Los iones positivos son impulsados hacia el cátodo por el potencial eléctrico, y los electrones son impulsados hacia el ánodo por el mismo potencial. La población inicial de iones y electrones choca con otros átomos, excitándolos o ionizándolos. Mientras se mantenga el potencial, permanece una población de iones y electrones.
Parte de la energía cinética de los iones se transfiere al cátodo. Esto sucede parcialmente a través de los iones que golpean directamente el cátodo. Sin embargo, el mecanismo principal es menos directo. Los iones golpean los átomos de gas neutro más numerosos y les transfieren una parte de su energía. Estos átomos neutros luego golpean el cátodo. Cualquiera que sea la especie (iones o átomos) que golpee el cátodo, las colisiones dentro del cátodo redistribuyen esta energía, lo que da como resultado la expulsión de electrones del cátodo. Este proceso se conoce como emisión de electrones secundarios. Una vez libre del cátodo, el campo eléctrico acelera los electrones hacia la mayor parte de la descarga luminiscente. Los átomos pueden entonces excitarse por colisiones con iones, electrones u otros átomos que hayan sido previamente excitados por colisiones.
A: pulsos aleatorios por radiación cósmica
B: corriente de saturación
C: avalancha descarga Townsend
D: descarga Townsend autosostenida
E: región inestable: descarga corona
F: descarga luminosa subnormal
G: descarga luminosa normal
H: descarga luminosa anormal
I: inestable región: transición de arco incandescente
J: arco eléctrico
K: arco eléctrico
región A-D: descarga oscura ; ocurre ionización, corriente por debajo de 10 microamperios.
Región FH: descarga luminiscente ; el plasma emite un tenue resplandor.
Región IK: descarga de arco; grandes cantidades de radiación producidas.
