辉光放电，电晕放电和弧光放电有什么区别？

辉光放电，电晕放电和弧光放电有什么区别？

放电现象是自然界中常见的物理现象，其中辉光放电、电晕放电和弧光放电是最常见的三种类型。它们在原理机制、应用场景等方面各有特点。本文将详细介绍这三种放电现象的定义、原理机制及其应用。

定义不同

1. 辉光放电（glow discharge）是指低压气体中显示辉光的气体放电现象，即是稀薄气体中的自持放电（自激导电）现象；
2. 电晕放电（corona discharge）是指气体介质在不均匀电场中的局部自持放电，是最常见的一种气体放电形式；
3. 火花放电是指在普通气压及电源功率不太大的情况下，若在两个曲率不大的冷电极之间加上高电压，则电极间的气体将会被强电场击穿而产生自激导电的放电形式；
4. 弧光放电是指呈现弧状白光并产生高温的气体放电现象。无论在稀薄气体、金属蒸气或大气中，当电源功率较大，能提供足够大的电流（几安到几十安），使气体击穿，发出强烈光辉，产生高温（几千到上万度），这种气体自持放电的形式就是弧光放电；

原理机制不同

1. 辉光放电是种低气压放电(Low pressure discharge)现象，工作压力一般都低于10 mbar，其基本构造是在封闭的容器内放置两个平行的电极板，利用产生的电子将中性原子或分子激发，而被激发的粒子由激发态降回基态时会以光的形式释放出能量；
2. 电晕放电的形成机制因尖端电极的极性不同而有区别，这主要是由于电晕放电时空间电荷的积累和分布状况不同所造成的。
   在直流电压作用下，负极性电晕或正极性电晕均在尖端电极附近聚集起空间电荷。
   在负极性电晕中，当电子引起碰撞电离后，电子被驱往远离尖端电极的空间，并形成负离子，在靠近电极表面则聚集起正离子。电场继续加强时，正离子被吸进电极，此时出现一脉冲电晕电流，负离子则扩散到间隙空间。
   此后又重复开始下一个电离及带电粒子运动过程。如此循环，以致出现许多脉冲形式的电晕电流。

3. 火花放电的形成机制是，在电势差很高的正负带电区域间出现闪光并发出声响的瞬时气体放电现象。在放电的空间内，气体分子发生电离，气体迅速而剧烈发热，发出闪光和声响。火花放电是间歇性的。雷电就是自然界中大规模的火花放电现象。
4. 弧光放电的产生机制是使两电极接触后随即分开，因短路发热，使阴极表面温度陡增，产生热电子发射 。热电子发射使碰撞电离及阴极的二次电子发射急剧增加，从而使两极间的气体具有良好的导电性。

辉光放电的应用

辉光放电的主要应用是利用其发光效应（如霓虹灯、日光灯）以及正常辉光放电的稳压效应（如氖稳压管）。 利用辉光放电的正柱区产生激光的特性，制做氦氖激光器。

近年来，辉光放电在污水处理、灭菌消毒、聚合物材料表面改性、分析仪器离子源等方面也多有应用。

由于其特点，辉光发电应用于发射光谱分析，用作气体分析和难激发元素分析的激发光源。在玻璃管两端各接一平板电极，充入惰性气体，加数百伏直流电压，管内便产生辉光放电，其电流为10-4～10-2A。

放电形式与气体性质、压力、放电管尺寸、电极材料、形状和距离有关。利用其在发射光谱中的应用，可以检测铅的浓度等。