グロー放電，アーク放電
グロー放電，アーク放電
はる さんの書込 (2007/05/28(Mon) 14:20)
こんにちは． 理学部物理学科の２年です． グロー放電の原理は理解できるのですが，アーク放電とグロー放電の違いがよく分かりません． グロー放電の電流がただ増加しただけではないですよね？ どなたかご存知であれば教えてくれると幸いです．
Re: グロー放電，アーク放電
zoro さんのレス (2007/05/29(Tue) 09:13)
はるさん，初めまして．
いささか古い記憶を辿って書いてみます．
グロー放電と聞くと，「ガイスラー管とインダクションコイル」を思い出します；
Vacuum Technology (Takagi Ikuji)／３−６ガイスラー管
が，ありました．真空系を組上げる時に，何度もお世話になりました．
他方，アーク放電と聞くと，「カーボン膜蒸着」を思い出します．カーボン電極を尖らせて，他のフラットなカーボン電極と接触しておき，真空にしてから電流をかけて加熱してから離すとアーク放電が起きたように思います．
従って，経験的には「グロー放電は優美な現象で，真空が良くなると見えなくなる」という感覚です．他方「アーク放電は馬力のある現象で，明るく・熱い」という印象ですね．
Re: グロー放電，アーク放電
yama さんのレス (2007/05/29(Tue) 10:54)
簡単な説明はWikipediaにあります．
やや詳しい説明が，霜田光一「エレクトロニックスの基礎」（裳華房）の中に書いてあります．現行版の「エレクトロニクスの基礎（新版）」の旧版に当たるものです． 放電自体をテーマとして書かれた本もいろいろあるようです． 図書館などで，見られるといいでしょう．
Re: グロー放電，アーク放電
koredeiina さんのレス (2007/05/29(Tue) 20:08)
はるさん
（大気圧アークや水中アークもありますが，ここでは分かりやすいように蛍光灯相当の低圧アーク放電について述べます．）
まず，圧力を１気圧よりも下げた状態で＋極，−極の間に高い電圧をかけます．すると，−極からは高い電圧によって少しづつですが電子が飛び出し，＋極に達するようになります．この時，もし−極から＋極に向かう途中で電子が封入ガスの原子に衝突すると，その原子を励起して，ボーっと光ります（光るのは原子の回りを回っている電子が励起されて，そして元の準位に戻るときに発する光です．）．これがグロー放電の状態です．グロー放電の特徴は高電圧で，少しの電流しか流れないことです．
やがて−極から飛び出した電子がある程度のガスを電離するようになると，＋−極間をなだれのようにたくさんの電子がわっと流れます．これは徐々にそうなるのではなく，突然そういう状態に移ります．こうなると電圧はとても低くなって（−極から電子が出やすくなるためです），大変明るい光を放つようになります．光が出る原理はグローの時と同じで気体原子の励起によるものですが，その量が桁違いになります．この状態をアーク放電といいます．蛍光灯では初め一瞬だけ高電圧がかかってグロー放電が起こり，その後すぐにアーク放電になります．アーク放電は大電流，低電圧です．
因みに，ネオンサインのネオン管は，あれはアーク放電に移行せず，ずっとグロー放電をしています．明るさよりも色彩を重視しているからでしょう．
Re: グロー放電，アーク放電
はる さんのレス (2007/05/30(Wed) 16:53)
返事がおくれてしまいましたが， 皆さん早速のお答えどうもありがとうございました． koredeiinaさんの説明でひとつわからない点があるのですが， ＞＞やがて−極から飛び出した電子がある程度のガスを電離するようになると，＋−極間をなだれのようにたくさんの電子がわっと流れます．これは徐々にそうなるのではなく，突然そういう状態に移ります． これは蛍光灯管内のイオンが増え，電流が流れやすくなる為ですか？ また，突然その状態に移るのはなぜしょうか？
Re: グロー放電，アーク放電
koredeiina さんのレス (2007/05/30(Wed) 23:58)
はるさん
ここは私の説明が不適切でした． 電子によって管内の電離が進むと，管内の気体の電気抵抗が下がります．で，もっと多くの電流が流れるようになります．電流が増えるにつれて，電子を放出する陰極の温度は上昇し，熱電子放出が盛んになります（グロー放電では２次電子放出と呼ばれる機構によって電子が出ています）熱電子がたくさん出るともっと電離が進む．もっと電流が流れるのでもっと陰極の温度が高くなる，そしてもっと熱電子が出る... そして熱電子放出が支配的なアーク放電へと移行します． 即ち，たくさんの電流が流れるようになると，陰極からの電子放出が盛んになって，正の連鎖反応を起こすわけです．この陰極の機構について説明が足りませんでした． こんな説明で分かりましたでしょうか．
