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Gasentladung

Siehe auch: Entladung Atom- und MolekülphysikOptik, ein meist mit einer Leuchterscheinung verbundener Durchgang eines elektrischen Stromes durch ein Gas oder einen Dampf, wobei die Leuchterscheinung vom Druck und von der Stromdichte abhängig ist. Gase bestehen i.a. aus elektrisch neutralen Molekülen oder Atomen, d.h. sie besitzen keine oder nicht genügend Ladungsträger zur Leitung des elektrischen Stromes, so dass einer Gasentladung immer die Erzeugung einer hinreichende Menge von Ladungsträgern vorausgeht. Gasentladungen, die nur wenige Mikrosekunden andauern, heissen Funkenentladungen (Funke).

Die wichtigste Rolle bei der Erzeugung von Ladungsträgern spielt die Stossionisation. Dabei werden »zufällig« im Gas vorhandene Primärladungsträger im elektrischen Feld der Elektroden so stark beschleunigt, dass sie durch Stösse mit anderen neutralen Atomen oder Molekülen oder mit den Elektroden weitere Ladungsträger erzeugen. Eine Gasentladung, bei der die Primärladungsträger im wesentlichen durch Stossionisation entstehen, wird auch selbständige Gasentladung genannt. Werden die Ladungsträger von aussen, etwa durch Bestrahlung des Gases mit Röntgen- oder Gammastrahlen, erzeugt, spricht man von unselbständiger Gasentladung. Die Anzahl der sekundären Ladungsträger ist gegeben durch die Townsend-Formel. Wenn das Feld so stark wird, dass jeder Primärladungsträger eine bis zur Sättigung anschwellende Lawine sekundärer Ladungsträger erzeugt, geht eine unselbständige Gasentladung in eine selbständige über. In diesem Bereich wird der differentielle Widerstand dU / dI negativ, d.h. je mehr Strom fliesst, desto kleiner wird der Spannungsabfall (Strom-Spannungs-Kennlinie, Abb. 1).

Neben der Einteilung in selbständige und unselbständige Entladungen lässt sich auch eine Einteilung der Gasentladungen nach dem Charakter der mit ihnen verbundenen Leuchterscheinungen durchführen, die wichtigsten Typen sind: Dunkelentladung, Glimmentladung, Bogenentladung, Funkenentladung (Funke) und Coronaentladung.

Das Studium von Gasentladungen war von grosser Bedeutung bei der Entwicklung der heutigen Vorstellung vom Aufbau der Atome. So wurden z.B. in der Atomspektroskopie lange Zeit Anregungsspektren bestimmter Atome mit Hilfe von Gasentladungen untersucht. In diesem Zusammenhang wurden eine Vielzahl von Gasentladungslampen entwickelt. Aber auch im täglichen Leben spielen Gasentladungslichtquellen eine bedeutende Rolle bei der Raumbeleuchtung (z.B. Leuchtstoffröhre).

Als weitere wichtige Anwendung von Gasentladungsröhren sind die Ionisationskammern (Abb. 2) und die Detektion ionisierender Strahlung, z.B. im Geiger-Müller-Zählrohr, zu nennen. [KB2, SW]

Gasentladung

Gasentladung 1: Strom-Spannungs-Kennlinie (I-U-Kennlinie) einer unselbständigen Gasentladung.

Gasentladung

Gasentladung 2: Ionisationskammer. Das Strommessgerät misst linear die Erzeugungsrate von Ionen durch radioaktive Strahlung o.ä.

 

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