この記事は ??可能 な ?考文?や出典 が全く示されていないか、不十分です。 出典を追加 して記事の信?性向上にご協力ください。 （ このテンプレ?トの使い方 ） 出典?索 ? :  "グロ?放電"  ?  ニュ?ス   · 書籍   · スカラ?   · CiNii   · J-STAGE   · NDL   · dlib.jp   · ジャパンサ?チ   · TWL （ 2019年9月 ）

グロ?放電 （グロ?ほうでん）とは、 冷陰極管 において電流密度とガス?が低いときの ?光 （グロ?、glow）を伴う定常的な 放電 のこと。

陰極管の?部では、いくつかの暗部とグロ?（明るい部分）がある。

• 陰極 ： 正イオン の衝?による 二次電子 放出が起きる。
• アストン暗部 ：?件によって出ないこともある。
• 陰極グロ? ：?件によって出ないこともある。
• 陰極暗部 （ クルックス暗部 ）：?件によって出ないこともある。
• 負グロ? ：二次電子が 陰極降下 で加速される。 電離 により二次電子放出に必要な正イオンを供給する。
• ファラデ?暗部 ：負グロ?で生成された低エネルギ?電子は ?起 も電離もあまり起こさない（ダ?クプラズマ）。
• 陽光柱 ：管壁への電子損失などのため電子密度が下がってくると、放電電流を維持するため、軸方向電場によって加速?電離が起こる。
• 陽極グロ? 、陽極での流入電子を補給するため局所的に電子とイオンを生成する。陽極直前の電位差は、およそ??分子の電離電?程度。?起や電離を促進している。
• 陽極暗部 ：陽極グロ?と陽極との間の暗部。

グロ?放電においては、ガス（??）に電流が流れることによってプラズマが生じている。多くの場合、低?ガスを含むガラス管?の2つの電極間に電?をかけることによってグロ?放電のプラズマは作られる。電?がストライキング電?（点弧電?）と呼ばれる値を越えると、ガスのイオン化が自?し、管が色付きの光で光る（グロ?は光るという意味）。色は使用するガスによって異なる。

グロ?放電はネオンライト、?光?、プラズマスクリ?ンテレビなどのデバイスの光源として用いられる。生成された光を分光法で分析すると、ガス中の原子相互作用に?する情報が明らかになるため、グロ?放電はプラズマ物理?と分析化?で用いられる。また、スパッタリングと呼ばれる表面?理技術にも使用されている。

ガス中の電??導 [ 編集 ]

ガス中の?導には電子またはイオンのいずれかの電荷キャリアが必要である。電荷キャリアはガス分子の一部をイオン化することによって生成される。電流の流れの面では、グロ?放電は暗放電（電流が小さい）と ア?ク放電 （電流が大きい）の間にある。

暗放電では、ガスは紫外線や宇宙線などの放射線源によってイオン化される（キャリアが生成される）。陽極と陰極の間の電?が高くなると、解放されたキャリアは十分なエネルギ?を得ることができ、衝突したときに追加のキャリアが解放される；このプロセスがタウンゼント型電子雪崩または電子?倍である。

グロ?放電では、キャリア生成過程は、陰極を離れる平均的な電子が別の電子に陰極を離れることを可能にする点に達する。たとえば、平均的な電子は、タウンゼント雪崩を介して?十のイオン化衝突を引き起こす可能性がある；結果として生じる陽イオンは陰極に向かい、陰極と衝突する陽イオンの一部は二次放出によって電子を追い出す。

ア?ク放電では、電子は熱電子放出と電界放出によって陰極を離れ、ガスは熱的手段によってイオン化される。 ^[1]

絶?破?電?以下では、グロ?はほとんどまたは全くなく、電界は一?である。電界がイオン化を引き起こすのに十分に?くなると、タウンゼント放電が始まる。グロ?放電が?生すると、陽イオンの存在によって電界が大幅に?化する；電場は陰極の近くに集中している。グロ?放電は正規グロ?として始まる。電流が?加すると、より多くの陰極表面がグロ?に??する。陰極表面全?が??するレベルを超えて電流が?加するとき、この放電は異常グロ?として知られている。電流がさらに?加すると、他の要因が作用し、ア?ク放電が始まる。 ^[2]

メカニズム [ 編集 ]

最も?純なタイプのグロ?放電は直流グロ?放電である。最も?純な形式では、低?（0.1?10 Torr、大??の約1/ 10000?1/100）に保持されたセル（小部屋）?の2つの電極で構成される。平均自由行程を長くするために低?が使用される；固定電界の場合、平均自由行程が長くなると、荷電粒子は別の粒子と衝突する前により多くのエネルギ?を得ることができる。セルは通常ネオンで?たされているが、他のガスも使用できる。

2つの電極間には?百ボルトの電?（電位）がかけられる。セル?の原子集?のごく一部が最初に原子間の熱衝突やガンマ線などのランダムな過程によってイオン化される。陽イオンは電位によって陰極に向かって動かされ、電子は同じ電位によって陽極に向かって動かされる。イオンと電子の最初の集?は他の原子と衝突し、それらを?起またはイオン化する。電位が維持されている限り、イオンと電子の集?は?っている。

二次放出 [ 編集 ]

イオンの運動エネルギ?の一部は陰極に?えられる。このことは、一部は、陰極に直接?たるイオンによって起こる。しかし、主要なメカニズムはそれほど直接的ではない。イオンは、もっと多?の中性ガス原子に?たり、自身のエネルギ?の一部をそれらに?える。次に、これらの中性原子が陰極に?たる。どちらの種（イオンまたは原子）が陰極に?たっても、陰極?での衝突によりこのエネルギ?が再分配され、陰極から電子が放出される。この過程は二次電子放出として知られている。陰極から自由になると、電子は電界に加速されてグロ?放電の大部分に入る。原子は、イオン、電子、または以前に衝突によって?起された他の原子との衝突によって?起される可能性がある。

光の生産 [ 編集 ]

?起されると原子はかなり早くエネルギ?を失う。このエネルギ?が失われる可能性のあるさまざまな方法の中で最も重要なのは、放射、つまり光子が放出されてエネルギ?が運び去られるものである。光?原子分光法では、この光子の波長を用いて原子の正?（つまり、それがどの化?元素であるか）を決定でき、光子の?は試料?のその元素の濃度に正比例する。

いくつかの衝突（十分に高いエネルギ?のもの）はイオン化を引き起こす。原子質量分析では、これらのイオンが?出される。それらの質量は原子の種類を識別し、それらの量は試料?のその元素の量を明らかにする。

領域 [ 編集 ]

A glow discharge illustrating the different regions that make up a glow discharge and a diagram giving their names.

右の?は、グロ?放電に存在する可能性のある主な領域を示している。Glowと呼ばれる領域は、かなりの光を?する。Dark Spaceとラベル付けされた領域はそうではない。放電がより長くなると（つまり、?の形?で水平方向に伸びる）、陽光柱（Positive Column）が縞模?になる可能性がある。つまり、暗い領域と明るい領域が交互に形成される可能性がある。放電を水平方向に?縮すると領域の?が少なくなる。陽光柱は?縮されるが、負グロ?（Negative Glow）は同じ大きさのままであり、十分に小さいギャップがあり、陽光柱は完全に消える。

分析用のグロ?放電では、放電は主に負グロ?であり、その上下に暗い領域がある。

陰極層 [ 編集 ]

陰極層は、アストン暗部で始まり、負グロ?領域で終わる。陰極層は、ガス?の?加とともに短くなる。陰極層は正の空間電荷と?い電界を持っている。 ^{[3] [4]}

アストン暗部（Aston Dark Space） [ 編集 ]

電子は約1eVのエネルギ?で陰極を離れるが、これは原子をイオン化または?起するのに十分ではなく、陰極の隣に薄い暗い層を?す。 ^[3]

陰極グロ?（Cathode Glow） [ 編集 ]

陰極からの電子は最終的に原子を?起するのに十分なエネルギ?に達する。これらの?起された原子はすぐに基底?態に?り、原子のエネルギ?バンド間の差に??する波長の光を放出する。この輝き（グロ?）は陰極のすぐ近くに見られる。

陰極暗部（Cathode Dark Space） [ 編集 ]

陰極からの電子がより多くのエネルギ?を得ると、原子を?起するのではなく、イオン化する傾向がある。?起された原子はすぐに基底準位に?って?光するが、原子がイオン化されると、反?の電荷が分離され、すぐには再結合しない。これにより、より多くのイオンと電子が生成されるが、光は出ない。この領域はクルックス暗部と呼ばれることもあり、管?の最大の電?降下がこの領域で?生するため陰極降下と呼ばれることもある。

負グロ?（Negative Glow） [ 編集 ]

陰極暗部でのイオン化により、電子密度は高くなるが、電子は?くなり、電子が陽イオンと再結合しやすくなる、そのため、制動放射と呼ばれる過程を通じて、?い光を出す。

ファラデ?暗部（Faraday Dark Space） [ 編集 ]

電子がエネルギ?を失い?けると、放出される光が少なくなり、別の暗部が生じる。

陽極層 [ 編集 ]

陽極層は陽光柱で始まり、陽極で終わる。陽極層は負の空間電荷と適度な電界を持っている。

陽光柱（Positive Column） [ 編集 ]

イオンが少なくなると、電場が?くなり、約2 eVのエネルギ?を持つ電子が生成され、これは、原子を?起して光を出すのに十分である。グロ?放電管が長いほど、陽光柱が占める空間も長くなるが、陰極層は同じままである。たとえば、ネオンサインの場合、陽光柱は管のほぼ全長を占める。

陽極グロ?（Anode Glow） [ 編集 ]

電界が?くなると陽極グロ?をもたらす。

陽極暗部（Anode Dark Space） [ 編集 ]

電子が少ないと別の暗部ができる。

縞 [ 編集 ]

陽光柱の中の明るい部分と暗い部分が交互に現れる?は縞と呼ばれる。電子が1つの量子準位から別の量子準位に移動するときに、原子が吸?または放出できるエネルギ?の量は離散的であるため、縞が?生する。この?果は1914年にフランクとヘルツによって?明された。 ^[5]

脚注 [ 編集 ]

この項目は、 工? ? 技術 に?連した 書きかけの項目 です。 この項目を加筆?訂正 などしてくださる 協力者を求めています （ Portal:技術と産業 ）。

• 表示
• 編集