高電壓技術中的氣體放電及其應用分析

馬占遠

摘要：文章從基本原理、基礎條件、明顯特點這幾方面入手，對氣體放電的主要內容進行了分析，并以此強調氣體放電現象的應用價值以及應用場景廣泛性。在此基礎上，選取電力工程、工業生產這兩種專業領域為應用場景，對氣體放電在高電壓技術中的具體應用展開探究。

關鍵詞：氣體放電;高電壓技術;氣壓擊穿

引言：若是在氣體中加設電場，則原本自然狀態下氣體中包含著的帶電粒子會發生移動，極容易引發氣體放電現象，在電極間隙內生成導線電流。當前，多個領域對氣體放電現象進行應用，值得深入探究。

一、氣體放電的主要內容分析

（一）氣體放電的概述

對于干燥狀態的氣體而言，其絕緣性能更為明顯，然而，一旦氣體內存在自由帶電粒子，那么氣體就會由絕緣體轉變為電的導體。在這樣的情況下，將兩個電極設置于氣體中，并在電極上附加電壓，就能夠在氣體中觀察到電流通過，上述過程即為氣體放電。

（二）氣體放電的條件

對于氣體放電來說，想要促使這種現象發生，就需要實現氣壓擊穿。一般情況下，自持放電模式、非自持放電模式可以視為目前氣體放電中的兩種形式，在氣體等離子體的生成過程中，要求促使非自持放電模式逐步變更為自持放電模式。在非自持放電模式中，必須要保證外在電離源得到切實加設。以紫外線燈照射放電管為例進行說明，在此過程中，選定放電管，將其放置于紫外線燈可以有效照射的范圍內，同時在電極位置引入電壓。依托上述操作處理，能夠促進帶電離子發生改變，逐步變更為電流，并形成氣體放電現象。在此過程中，若是剔除外在電離源的支持，則無法促使帶電粒子的生成，也不會形成氣體放電現象。與非自持放電有所不同的是，即便剔除外在電離源的支持，自持放電依然可以形成氣體放電現象，換言之，自持放電與是否配置外在電離源之間并沒有直接性關系[1]。如果不存在外加電場，則氣體分子、帶電粒子在實際的運動過程中，難以切實維持在有序狀態下，具體而言，外加電場的應用是保證氣體分子、帶電粒子運動有序性的前提;在外加電場缺失的狀態下，氣體分子、帶電粒子做出無序運動。將低電壓加設在電極區域，受到電場的影響作用，離子、電子均展開定向運動，以此促進電流數值逐漸增高，并推動電壓增強;當電極之間的電壓提升至臨界數值時，電流轉入增速運動狀態，因此不需要外在電離源的支持依然能夠達到放電效果。

（三）氣體放電的特點

對于氣體放電來說，其主要具備以下幾項特點：第一，在氣體放電過程中，可見輻射與非可見輻射均呈現出較為強烈的狀態，所以在當前照明與電信號指示方面得到深入應用。第二，在氣體放電過程中，所生成的電離氣體化學活性更為理想。第三，氣體放電的電子學特性表現出較高的水平，包括開關特性更為顯著、穩壓特性理想且具備負阻特性。第四，在氣體放電過程中，所生成的電離氣體導電性能維持在偏高水平，因此在當前可以作為優質導流導體投入實際應用。第五，在氣體放電過程中，能夠促使物質生成濺射現象，在濺射鍍膜等方面得到廣泛應用。

二、氣體放電在高電壓技術中的具體應用探究

（一）電力工程中氣體放電的應用

電力工程中所包含著的電場大部分包含在非均勻電場的范疇內，在雷擊等因素的影響下，間隙擊穿會生成明顯程度偏高的極性效應，促使放電時延有所延長。在實際的電力工程施工過程中，若是電壓存在著不足的缺陷，那么在整個間隙擊穿過程中，產生局部放電現象的概率大幅提升，包括電暈放電等等。在這樣的情況下，能量損耗會表現出增高的狀態，且更為容易出現設備損壞。而通過在實際的電力工程中引入電氣放電，就可以達到限制電暈放電等問題發生的效果。

在多間隙氣體放電管內，如果存在著雷電流，那么在陰極會生成強度水平偏高的電場，在這樣的情況下，電極位置能夠匯聚起更為充足的等離子體;等離子體原本存在于陰極位降區域，受到電場的影響，這些等離子體逐漸向著陽極發生移動，能夠生成電流;同時，在負輝區陰極會發生位降變化，從而加速電子與氣體原子展開碰撞行為，即提速碰撞過程由此促使電離現象生成;在法拉暗區域，所擁有的電子數量出于較低水平，基于這樣的情況，氣體原子的激發難度大幅上升，一般難以實現對氣體原子的有效激發;正柱區域內包含場強常數。一旦在陽極位置出現雷電流，那么在多間隙氣體放電管的內部，能夠更加容易的觀察到高壓電容短路現象的發生，基于此，高電位可以在相對較短的時間內向放電管電極方向轉移，即電位傳遞;對于電容來說，其主要與第一極氣體放電單元保持在良好連接水平，這就導致能夠在陰極與陽極之間檢測到明顯的電位差，促使間隙擊穿現象出現，能量泄放;第二極氣體放電單元會在此狀態下轉入導通狀態，隨后第三極氣體放電單元也實現導通，從而促使雷電流得以有效泄放。依托上述流程的落實，可以在更短的時間條件下，促使放電管的狀態恢復至高阻抗水平。

（二）工業生產中氣體放電的應用

大氣壓輝光放電中所包含著的擊穿電壓普遍維持在較低水平，放電穩定性更強，且在一定尺度內，放電的均勻程度更為明顯，活性粒子濃度也保持在較高水平，整個過程的實現也不需要提前將環境設定為真空環境?；谶@樣的優勢，大氣壓輝光放電在當前的工業生產中得到了較為廣泛的應用。輝光放電是一種穩定性偏高的放電形式，以日光燈（白色光）來說，其中就應用了輝光放電形式。實踐中，選取兩個平板電極，將其加設在圓形玻璃管內并分別設置在圓管兩端區域;在圓管內通入合適氣體，以此保證兩端電極之間具有一定電壓;當電極間電壓增高、且滿足擊穿電壓條件時，擊穿氣體、電流增大[2]。

同時，在外電路電阻限流作用的支持下，放電現象在輝光放電區域內始終維持在高穩定性狀態?；谶@樣的情況，在當前的工業生產領域引入氣體放電現象展開等離子顯示屏生產制造的操作更為常見。依托微型放電單元構成的各個像素點，結合氙氣混合氣體放電，迅速產生等離子輻射效應，多種顏色得以在屏幕上顯示。氣體放電在目前的真空鍍膜生產中也得到深入應用，實踐中，利用等離子體展開靶材轟擊操作，生成靶材原子與離子，并由此在待覆膜構件表面生成一層薄膜。非熱力平衡時，等離子所具備著的電子能量維持在相對較高的水平，為化學鍵的斷裂提供充足能量支持，基于此，依托低溫等離子體實施構件表面處理，迅速變更相應構件表面的物理性質、化學性質，從而生成致密性與粗糙程度更強的交聯層;依托含氧極性集團的應用，還能夠使得相應材料所具備的特定發生改變，通常情況下，材料的親水性、相容性、黏結性等均受到不同程度的改善。在當前的工業焊接領域，氣體放電現象也得到良好應用，如弧光放電工藝等等，整體焊接速度更快且質量水平理想。總體而言，在當前的工業生產領域，氣體放電已然得到廣泛且深入性應用。

總結：綜上所述，氣體放電要求從非自持放電轉化為自持放電，以此促使氣體由絕緣體轉變為電的導體。在氣體放電過程中，可見輻射與非可見輻射均呈現出較為強烈的狀態，所生成的電離氣體化學活性、導電性能更為理想，因此在當前得到廣泛應用，特別是在電力工程領域以及工業生產領域中，氣體放電現象的應用極為常見。隨著科學技術的持續性升級，氣體放電的應用前景表現出更為廣闊的狀態。

參考文獻：

[1]蔡懿卿，魚江南，李建權.基于光散射法的氣體放電生成氣溶膠粒徑大小影響因素研究[J].電子世界，2021（15）：107-109.

[2]何欣潔.高電壓技術中的氣體放電及其應用探析[J].電子測試，2019（20）：31-32.