8 Ionización en Gases

IONIZACIN Y DESCARGAS EN

LOS MATERIALES AISLANTES

Tpicos Especiales: Luis Ortiz N

Procesos favorables y desfavorables a las descargas

Coeficientes de Townsend y efectos de los ctodos

Procesos de las descargas en los gases

Descargas en campos uniformes y no uniformes

IONIZACIN EN GASES


Generacin de iones: Ionizacin por colisin de electrones Fotoionizacin Ionizacin por colisin de un ion positivo Ionizacin trmica Separacin de un electrn de un ion negativo.

Prdidas de iones: Recombinacin Unin con ion negativo Difusin

Procesos favorables a las descargas

1) Fotoionizacin: La luz ultravioleta, las radiaciones de las descargas, los rayos csmicos, etc., introducen energa en los tomos del gas en forma

de fotones. Si la energa es suficiente se puede desprender un electrn

F Ae

A

2) Ionizacin por choque: Segn la energa que adquiera el electrn,los choques pueden ser elsticos o inelsticos

Choque elstico: no hay cambios de energa en el tomo. El electrn pierde energa

Choque inelstico: ocuren cambios en la energa interna del tomo

e A

F

e

A

e A

e

e

A

Excitacin Ionizacin


Procesos desfavorables a las descargas


1) Recombinacin: En el caso del choque de un electrn con un ion positivo sin energa suficiente, se produce la neutralizacin de las cargas,

irradindose una cierta cantidad de energa

e A+F

A

2) Unin con ion negativo: Un electrn libre dotado de escasa energa puede chocar con un tomo neutro ligndose a l, formando

un ion negativo

e A A

Las molculas de los halgenos y el vapor de agua tienen la

capacidad para ligarse electrones

Primer coeficiente de Townsend


eeAeA deII 0I=corriente en el entrehierro

I0=corriente inicial en el gas debido a una fuente externa

d=longitud del entrehierro

=primer coeficiente de ionizacin de Townsend

Procesos catdicos de emisin


Los electrodos juegan un papel muy importante en una descarga en un gas,

aportan electrones para iniciar, completar y mantener la descarga.

En condiciones nornales fuerzas electrostticas impiden que los electrones

abandone el electrodo slido. Para vencer estas fuerzas se requiere de una

cierta energa quntica mnima. Este correspondiente potencial es conocido

como la funcin de trabajo y es caracterstica de cada material.

Mecanismos para liberar iones:

a) Emisin fotoelctrica

b) Emisin electrnica por

iones positivos y excitacin

del tomo por impacto

c) Emisin termoinica

d) Emisin por campo

Segundo coeficiente de Townsend


)1(10 d

d

e

eII

I=corriente en el entrehierro

I0=corriente inicial en el gas debido a una fuente externa

d=longitud del entrehierro

=primer coeficiente de ionizacin de Townsend

=segundo coeficiente de ionizacin de Townsend

Iones y fotones bombardean el ctodo produciendo emisiones de nuevos electrones.

Esta liberacin de electrones desde el ctodo representa un proceso secundario ( )

Formacin de la descarga en un gas


Proceso de la descarga:

1. Formacin de una avalancha o

nube electrnica

2. Distorsin del campo elctrico por la

carga elctrica espacial, intensificacin

del fenmeno

3. Formacin de un canal plasmtico en

direccin al nodo y al ctodo (canal de

descarga previa

4. Intensificacin del proceso por

fotoionizacin

5. Formacin del canal plasmtico

Formacin de la descarga en un gas


Caracterstica de la descarga en un gas con E uniforme


Descargas en campo elctrico no uniforme


Ui= tensin de incepcin ss1

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